随着工业的不断发展,越来越多基于数字信号处理器的电力电子设备得到使用,这些设备对于电网的波动和干扰十分敏感,这对供电系统的电能质量提出更高的要求,电能质量问题中,电压暂降或中断对设备的影响最大,在此背景下,对能够有效补偿电压突变的补偿设备和控制方法的研究十分必要。电压补偿器是一种串联型电压补偿设备,当电网电压出现暂降、骤升、谐波失真等情况时,向电力线路上输出补偿量,保证负载电压正常。本文针对单相串联式电压补偿器进行研究。本文首先对电压补偿器的结构和基本原理进行分析,采用无变压器型全桥结构减小设备体积、降低成本、加快补偿的动态响应速度,对比分析了三种SPWM调制方法,选择了等效开关频率更高的倍频单极性调制方法,根据项目需要对系统主电路和控制系统硬件进行设计,并对整个硬件系统进行开环仿真和实验,验证整套系统硬件参数计算的正确性。快速、准确检测出电网电压暂降的特征量是电压补偿器运行的前提条件。为了准确得到电网电压相位信息,本文参照基于dq旋转坐标系的三相锁相环设计了单相锁相环。对比分析了瞬时电压dq变换法与缺损电压法两种电压暂降检测方法,选择了实时性更高的缺损电压法,并对其进行了优化设计,在保证其实时性的基础上还可以避免电网电压闪变造成的装置误触发。对于谐波电压检测采用瞬时电压dq变换法,针对采样调理电路对于高次谐波电压采样存在衰减的情况,设计了采样补偿程序。通过仿真和实验验证了改进型缺损电压法在电压暂降检测中实时性更高,基于瞬时电压dq变换法的谐波电压检测方法可以准确检测谐波大小。其次,为了对输出电压进行准确跟踪,研究了单相串联式电压补偿器的控制方法。选择了准比例谐振(PR)控制器,设计了输出电压与输出电流双闭环结合负载电流前馈的控制策略,理论分析其稳定性能良好。仿真和实验验证了该补偿策略在响应速度、补偿精度等方面具有良好效果。再次,针对电压补偿器的启动和停止时投切开关单元的逻辑进行分析和设计,在此基础上,设计了电压补偿器的四种工作模式,对于由热备用状态到补偿状态的快速切换技术进行详细分析,针对串联型电压补偿器故障的特殊性设计了保护算法,通过仿真和实验验证了系统级控制策略的有效性。最后,在已取得成果的基础上,对研究工作的不足之处进行探讨,为下一步继续深入研究做出了展望。