یکی از مبدل¬های مهم در الکترونیک قدرت اینورترها یا مبدلهای dc-ac می¬باشند. وظیفه اینورترها تبدیل ولتاژ ورودی مستقیم به یک ولتاژ خروجی متناوب و متقارن با دامنه و فرکانس مطلوب می¬باشد. شکل موج ولتاژ خروجی در اینورتر باید سینوسی باشد ولی در عمل این شکل موجها غیر سینوسی بوده و دارای هارمونیک می¬باشند. هارمونیک¬ها مشکلات بسیاری را برای سیستم قدرت و تجهیزات الکتریکی مانند ایجاد تلفات در سیستم قدرت و ادوات الکتریکی، ایجاد حرارت نامطلوب و غیر¬مجاز، ایجاد جریان بار بالا، ایجاد نویز القایی در سیستم¬های کنترل و عملکرد نامطلوب ماشینهای گردان و تجهیزات اندازه گیری و رله هاو.... بوجود می¬آورند. وجود هارمونیک¬های ولتاژ در خروجی اینورترها به¬خصوص در ولتاژها و توانهای بالا قابل قبول نمی¬باشد. از سوی دیگر کاربرد اینورترها در توان و ولتاژ بالا نیازمند ساخت اینورترها با قطعاتی است که قابلیت کار در ولتاژ و توان بالا را داشته باشند که این مسئله باعث محدودیت کاربرد اینورترها و افزایش بسیار زیاد هزینه می¬گردد. راه حلی که می¬تواند هردوی این مشکلات را بهبود بخشد استفاده از اینورترهای چندسطحی می¬باشد که باعث گردیده است که مقادیر نامی ادوات الکترونیک قدرت مورد استفاده پایین بیاید و محتوای هارمونیکی شکل موجهای خروجی اینورتر کاهش یابد. در نتیجه در سالهای اخیر اینورترهای چند¬سطحی مورد توجه زیادی بوده¬اند. یکی از مهمترین مشخصات اینورترهای چند¬سطحی کاهش سطح هارمونیکی ولتاژ خروجی می¬باشد، اما کمتر به بررسی تحلیلی و جامع این هارمونیک¬ها پرداخته شده است. این تحقیقات به علت پیچیدگی بحث¬های هارمونیکی بیشتر مبتنی بر نتایج شبیه¬سازی بوده و کمتر نتایج تحلیلی و محاسباتی به¬دست آمده¬است. همچنین تحقیقات انجام گرفته اکثرا در حالت ایده¬آل می¬باشد یعنی مدار و کلیدزنی آن کاملا به¬صورت متقارن در نظر گرفته¬شده¬است، منابع dc یکسان و بدون ریپل در نظر گرفته¬شده¬اند و شرایط کاربردهای عملی در نظر گرفته¬نشده¬است.ولی در مدارات عملی معمولا حالت¬های غیر ایده¬آل وجود دارند و هریک از آنها می¬تواند تاثیر بسیار زیادی بر روی هارمونیک¬های ولتاژ خروجی گذاشته و مقادیر این هارمونیک¬ها را تا حد غیر¬قابل قبولی بالا ببرند. در این رساله هدف مدل سازی و بهبود هارمونیکی مبدل¬های چند سطحی می¬باشد. به¬خصوص این هارمونیک¬ها در برخی حالت¬های غیر¬ایده¬آل محاسبه می¬گردند زیرا هارمونیک¬های اینورترهای چندسطحی در حالت¬های غیر¬ایده¬آل افزایش قابل ملاحظه¬ای می¬یابند. نمونه¬هایی از حالت¬های غیرایده¬آل دارای ریپل بودن ورودی dc در صورت استفاده از منابع انرژی¬های تجدید پذیر مثل سلولهای خورشیدی(pv) و...در سمت ورودی اینورتر و یا نامتعادلی در کلید¬زنی در اینورترهای چندسطحی می¬باشد. هارمونیک¬ها در این حالت¬های غیر¬ایده¬آلی اینورترها، با فرمول¬های ریاضی محاسبه گردیده¬است. برای بررسی تحلیلی مدل مناسبی برای اینورترهای چندسطحی در نظر گرفته شده و به کمک این مدل روابط تحلیلی برای هارمونیک¬های خروجی به دست آورده شده¬است. با استفاده از این روابط تحلیلی، هارمونیک¬های تولیدی به طور دقیق قابل محاسبه می¬باشند. بنابراین از این محاسبات می¬توان در کاربردهای طراحی و بهینه¬سازی استفاده کرد. با استفاده از این روابط تحلیلی روشی برای کاهش هارمونیک¬های خروجی در حالت کلید¬زنی نامتقارن ارائه¬شده ¬است. همچنین در این رساله در حالت ولتاژهای ورودی نامساوی، روش کلید زنی انتخابی به اینورتر چند سطحی و مدولار اعمال شده و زوایای کلید¬زنی با استفاده از روش بهینه¬سازی جستجوی هارمونی محاسبه گردیده¬است.

هنگامی که در اواخر سال 1970 برای اولین بار مبدلهای الکترونیک قدرت رایج شد بسیاری از مهندسین برق در باره اغتشاش هارمونیکی نگران بودند و پیش گویی های هولناکی در مورد سرنوشت سیستم های قدرت در صورت توسعه مبدلهای الکترونیک قدرت به عمل آمد هر چند برخی از نگرانی ها بیش از حد بود ولی کیفیت برق مدیون این مهندسین است زیرا نگرانی آنها نقطه شروعی برای تحقیق و موجب آگاهی بیشتر در مورد کیفیت برق شد. در این پایان نامه ضمن بررسی اجمالی ساختارهای مختلف فیلتر هیبرید و روشهای کنترل مختلف مطرح در فیلترهای هیبرید ، ساختار جدیدی برای فیلتر هیبرید پیشنهاد شده است و روش جدیدی برای جبران سازی توان راکتیو، متعادل سازی بار و حذف هارمونیک ها توسط فیلتر هیبرید پیشنهادی ارائه شده است. روش پیشنهادی ، ترکیبی از دو مرحله کنترلی می باشد که مرحله اول شامل حذف هارمونیکها و مرحله دوم شامل متعادل سازی بار و جبران سازی توان راکتیو می باشد. برای مرحله دوم دو نوع روش کنترل پیشنهاد شده است. هر یک از این مراحل کنترل می تواند به تنهایی و به صورت مجزا به کار رود. این روش کنترل برای بارهای تک فاز ، همچنین حذف انتخابی هارمونیکها نیز معتبر می باشد. نتایج شبیه سازی برای تایید صحت عملکرد روش کنترلی آورده شده است.