اخیرا سیستم های facts در خطوط و سیستم های انتقال نقش قابل توجهی پیدا کرده اند به نحوی که از آنها می توان در تغییر پارامترهای سیستم قدرت به منظور کنترل توان جاری و پایداری سیستم استفاده نمود. علاوه براین فناوری facts توانایی افزایش توان جاری در خطوط تا سطوح مشخص و قابل انتقال را دارد. upfc بعنوان یکی از بهترین صورت های فناوری facts مطرح و شناخته شده است که ترکیبی از جبران سازی سریع سری و موازی است و لذا می تواند کنترل توان اکتیو و راکتیو را دررسیدن به حداکثر توان قابل انتقال انجام دهد و پایداری سیستم، بهبود کیفیت توان و قابلیت اطمینان را فراهم نماید. بنابراین ارایه مدل مناسبی از upfc جهت مطالعه شبکه و پخش بار در خطوط انتقال انرژی مورد توجه متخصصین بوده است. در این راستا مدل هایی از upfc در حالت پایدار ارایه شده است که در این پایان نامه علاوه بر معرفی مدل های موجود و بررسی نقاط ضعف آنها به ارایه مدل جدیدی از upfc در حالت ماندگار پرداخته می شود. در این مدل با دانستن مقدار توان اکتیو و راکتیوی که مبدل سری باید به شبکه تزریق نماید، مبدل سری کنترل کننده توان با یک مقاومت منفی و یک راکتانس سلفی یا خازنی مدل سازی می شود. مقاومت و راکتانس معادل مبدل سری به صورت تابعی از ولتاژ شین ها ، زاویه بار، ولتاژ تزریقی مبدل سری و زاویه آتش مبدل سری می باشند. روابط این مدل در یک سیستم دو شینه بدست آمده و در یک سیستم چهارده و سی شینه استاندارد شبیه سازی شده و نتایج آن با مدل تزریقی کنترل کننده جامع توان مقایسه گردیده است.

استفاده از جبرانسازهای استاتیکی می تواند بعضی از مشکلات را در کنترل و بهره برداری از سیستم قدرت بهبود دهد. جبرانساز استاتیکی سنکرون (statcom) برای کنترل توان راکتیو، حذف هارمونیک ها و عدم تعادل در سیستم های انتقال و توزیع بکار می رود. برای دستیابی به این اهداف، داشتن یک سیگنال مرجع جبرانسازی ضروری است. این سیگنال مرجع معمولا به شکل جریانی و با استفاده از تئوری شناخته شده ی توان تولید می شود. استفاده از روش های کنترل جریانی مستلزم فرکانس سوئیچینگ بالاست که خود منجر به تلفات توان قابل ملاحظه ای می شوند که در کاربردهای سیستم قدرت نامطلوب است. از طرف دیگر فرکانس-های سوئیچینگ بالا و متغیر باعث بروز اثرات نامطلوب دیگری همچون تداخل الکترومغناطیسی (emi) می-شوند. تولید سیگنال های مرجع ولتاژی می تواند یک راه حل برای دستیابی به فرکانس های سوئیچینگ ثابت و کم باشد. بدین منظور روش های مدولاسیون مختلفی همچون spwm و مدولاسیون فضای برداری (svm) را می توان بکار برد. برخلاف مرجع جریانی، مرجع ولتاژی بسادگی قابل تولید نیست. در این پایان نامه می-خواهیم از مدل متوسط برای کنترل statcom بر اساس مرجع سیگنال ولتاژی استفاده کنیم. ورودی های مدل متوسط، ولتاژهای سیستم قدرت و توابع سیکل وظیفه می باشند. در کارهای قبلی توابع سیکل وظیفه برای statcom با مدولاتور spwm برحسب زاویه بین ولتاژهای سیستم قدرت و ولتاژهای خروجی اینورتر statcom (?) محاسبه و در کنترل statcom با مدولاتور spwm استفاده شده اند. در این پایان نامه رابطه ی بین توابع سیکل وظیفه و ? برای statcom با مدولاتور svm پیشنهاد شده اند و براساس یک طرح کنترلی پیشنهادی که در آن از مدل متوسط استفاده شده است، statcom با مدولاتور svm کنترل گردیده است. نتایج شبیه سازی با نرم افزار matlab بیانگر درستی روابط بدست آمده و کارایی سیستم کنترلی پیشنهاد شده، می باشند.

وجود توان راکتیو اضافه در خطوط انتقال باعث پیدایش مشکلات فراوانی از قبیل ایجاد اختلال در عملکرد ژنراتورها ، افزایش تلفات خطوط و کاهش قابلیت انتقال آنها می گردد. برای جلوگیری از این مشکلات باید توان راکتیو اضافی خطوط انتقال را جذب کرد. در این راستا تجهیزات گوناگونی همچون راکتورهای شنت مورد استفاده قرار می گیرند. جبرانگر شنت ترانسفورماتوری قابل کنترل با بلوک تریستوری موسوم به csct یکی از این راکتورهای قابل کنترل است. طراحی این جبرانگر بگونه ای صورت گرفته است که بتوان با استفاده از یک سیم پیچ ثانویه متصل به یک آرایه تریستوری، راکتانس راکتور را کنترل کرد. پدیده کلیدزنی در سیم پیچ ثانویه باعث پیدایش هارمونیکهای فراوان می گردد. بنابراین باید تدبیری بکار برده شود که تا حد امکان اثر هارمونیکهای بوجود آمده کاهش یابد. به همین دلیل سیم پیچ سومی در ساختار این جبرانگر تعبیه شده است که به یک مجموعه فیلترینگ متصل می شود تا ورود مولفه های هارمونیکی را به شبکه محدود کند. از سویی خازنهای بکار رفته در این مجموعه فیلتری این امکان را به csct می دهند که بتواند در صورت لزوم توان راکتیو را به شبکه تزریق نیز نماید. در این پایان نامه به مدلسازی این جبرانگر پرداخته شده و توانایی آن در جبرانسازی توان راکتیو شبکه بررسی شده است. در این راستا می توان از مدلهای ارائه شده در رابطه با ترانسفورماتورها بهره جست. مطابق بررسی های صورت گرفته، مدل منطبق بر اصول دوگان بین مدارهای الکتریکی و مغناطیسی مناسب ترین مدل جهت مدلسازی این جبرانگر است. از سوی دیگر طراحی صورت گرفته توسط طراح اصلی این جبرانگر کامل نبوده و نمی توان با استفاده از آن اطلاعات لازم جهت مدلسازی جبرانگر که هدف اصلی پروژه می باشد را بدست آورد. در این راستا طراحی این جبرانگر نیز بطور کامل در این پروژه بررسی شده و الگوریتم طراحی آن بر اساس تکنولوژی طراحی شرکت ایران ترانسفو و با رعایت کلیه الزامات بیان شده توسط طراح اصلی آن بیان شده است. سرانجام با استفاده از مدل بدست آمده رفتار جبرانگر در نقاط کار مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.

وجود عدم تعادل و هارمونیکها در ولتاژ و جریان شبکه سبب کاهش راندمان، افزایش دمای کاری و کاهش شدید طول عمر در برخی از تجهیزات نصب شده در سیستم قدرت از قبیل ماشینهای الکتریکی و ترانسفورمرها شده و در عمل اثرات نامطلوب و مخربی بر روی سیستم قدرت میگذارد. عدم تعادل جریان یا ولتاژ میتواند به صورت نابرابری سطوح اغتشاشات هارمونیکی بین فازهای مختلف نیز نمود پیدا کند. پستهای تغذیه راه آهن برقی از جمله بارهای نامتعادل توان بالا در سطح ولتاژ متوسط هستند که سبب تولید هارمونیکها و اعوجاج در شکل موج ولتاژ و جریان شبکه میشوند. بنابراین، استفاده از تجهیزات مناسب در سطح ولتاژ متوسط به منظور حفظ کیفیت توان شبکه امری ضروری میباشد. در این راستا جبران کننده های مبتنی بر الکترونیک قدرت پیشرفته به عنوان پاسخی برای این نیازها مطرح شده و تا کنون به طور قابل توجهی توسعه یافته اند. از جمل? کاربردی ترین جبرانسازهای استاتیکی میتوان به جبرانسازهای موازی اشاره نمود که از نظر نسبت هزینه به عملکرد نسبتا مناسب بوده و قادر به اصلاح بسیاری از مشکلات موجود در صنعت برق میباشند. در دهه اخیر، ساختارهای مداری مختلفی برای مبدلهای الکترونیک قدرت معرفی شده است که از جمله مهمترین آنها برای کاربردهای ولتاژ متوسط و توان بالا مبدلهای چند سطحی هستند. تحقیقات و نتایج عملی نشان داده است که مبدلهای چندسطحی مدولار دارای مزایای فراوانی میباشد که از جمله آنها قابلیت اطمینان بالا، مدیریت بهتر خطا، سادگی در ساخت و انعطاف پذیری برای استفاده در توانهای مختلف است. در این تحقیق، جبرانسازی و متعادلسازی همزمان جریانهای نامتعادل هارمونیکی و تامین توان راکتیو بارهای متصل شده به شبکه در سطح ولتاژ متوسط، توسط یک جبرانساز مبتنی بر مبدل الکترونیک قدرت با ساختار مدولار بدون استفاده از ترانسفورمر واسط مورد مطالعه قرار میگیرد. در این راستا، استفاده از مبدل چند سطحی مدولار مبتنی بر مدولهای نیم- پل به عنوان مبنای ساختار مداری یک جبرانساز توان بالا پیشنهاد گردیده است. بدین منظور نحوه طراحی جبرانساز پیشنهادی که شامل مدار الکترونیک قدرت و روش کنترل آن در شرایط مختلف است ارائه میگردد. به جهت کاربردی شدن این تحقیق، جبرانسازی پست تغذیه یک خط راه-آهن برقی بین شهری نمونه، به عنوان بار مورد مطالعه در نظر گرفته شده و شبیه سازیها و بررسی پایداری مبدل جبرانساز در چنین شرایطی مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین برای جبران بارهای نامتعادل با توانهای بالاتر، مدل توسعه یافته جبرانساز پیشنهادی نیز ارائه میگردد. اعتبار ساختار مداری و کنترل کننده جبرانسازهای مدولار پیشنهادی، از طریق ساخت یک نمونه آزمایشگاهی سه فاز چهارسیمه مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل آزمایشگاهی ساخته شده با توان 20kva و در سطح ولتاژ 400v برای جبران یک بار نامتعادل سه فاز در یک سیستم چهارسیمه مورد بهره برداری قرار گرفته است.

هدف نهایی یک سیستم قدرت تامین انرژی الکتریکی مشترکین نهایی می باشد. لیکن وقتی سیستم در یک وضعیت اضطراری قرار می گیرد ممکن است بعضی از بارها به قیمت تامین بارهای مهمتر حذف شوند تا نگهداری سیستم به درستی انجام شود. یکی از عوامل اضطراری که می تواند امنیت سیستم را به مخاطره بیاندازد پدیده کاهش ولتاژ است که می تواند منجر به حذف بار بعضی بارها شود. به طور کلی دو روش متداول برای مقابله با پدیده کاهش ولتاژ وجود دارد. 1- روشهای معمول مانند استفاده از خازنها و تنظیم تپ ترانس ها 2- روشهای باز دارنده مانند استفاده از واحدهای تولید پراکنده. تمرکز این پایان نامه در مقابله با پدیده حذف بار ناشی از کاهش ولتاژ با بهره گیری از منابع تولید پراکنده می باشد. برای این منظور دو الگوریتم پیشنهاد شده است. الگوریتم مرحله اول به دنبال تعیین مکان و ظرفیت بهینه منابع تولید پراکنده با هدف حداقل سازی تلفات می باشد. الگوریتم مرحله دوم به دنبال کمینه سازی حذف بار ناشی از پدیده کاهش ولتاژ با بهره گیری از منابع تولید پراکنده جایابی شده در الگوریتم مرحله اول می باشد. این دو الگوریتم مرتباً تکرار می شوند تا جایی که سیستم به حالت عادی باز گردد و حذف باری نیاز نباشد. روش پیشنهادی بر شبکه 34 باس تست و نتایج تحلیل شده اند. نتایج حاصله بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش تلفات، افزایش ظرفیت انتقال و حد پایداری ولتاژ را نشان می دهند. در مقایسه با حالتی که بدون حضور منابع تولید پراکنده ، حذف بار برای باقی نگه داشتن مصرف کنندگان مهمتر صورت می گیرد، ملاحضه می شود که روش پیشنهادی کارآمدتر بوده بگونه ای که تلفات نسبت به حذف بار بیشتر کاهش یافته و امنیت سیستم نیز افزایش می یابد.

امروزه پیشرفتهای قابل توجه در تکنولوژی نیمه هادیها و ظهور سوئیچهای توان بالا که قابلیت خاموش شدن از طریق یک سیگنال کنترل را دارند از یک طرف و کارآیی بهتر مبدلهای چند سطحی نسبت به مبدلهای دو سطحی از طرف دیگر ، منجر به افزایش پتانسیل کاربرد مبدلهای چند سطحی در زمینه های مختلف صنعتی شده است . در مبدلهای چند سطحی ، به منظور کنترل سوئیچ ها از تکنیکهای مختلف مدولاسیون عرض پالس (pwm) استفاده می شود. همراه با رشد سریع در حوزه الکترونیک قدرت و افزایش کاربرد مبدلهای چند سطحی ، تکنیکهای مدولاسیون نیز توسعه یافته اند. از زمان افزایش کاربرد مبدلهای چند سطحی ، محققانی که به الکترونیک قدرت علاقه مند هستند به دنبال تکنیکها و استراتژیهایی برای کاهش هارمونیکها در ولتاژ و جریان خروجی مبدلهای چند سطحی می باشند. مدولاسیون بردار فضایی (svm)،که برای اولین بار در سال 1986 پیشنهاد شد، یکی از جدیدترین انواع تکنیکهای مدولاسیون فرکانس بالا می باشد که به عنوان یک تکنیک برتر نسبت به دیگر روشهای مدولاسیون به ویژه در مبدلهای چند سطحی ، شناخته شده است. با توجه به پیشرفت روزافزون پردازشگرهای دیجیتالی و امید به پیدایش نیمه هادیهای قدرت با سرعت سوئیچینگ بالاتر و تلفات سوئیچینگ کمتر، که منجر به پیاده سازی آسانتر مدولاسیون بردار فضایی می شود ، این مدولاسیون نسبت به انواع دیگر تکنیکهای مدولاسیون بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. مهم ترین مساله در مدولاسیون بردار فضایی (svm)، موقعیت یابی بردار مرجع در دیاگرام(svm) در کوتاهترین زمان ممکن به منظور دستیابی به حداکثر فرکانس سوئیچینگ ، برای افزایش کیفیت ولتاژ خروجی می باشد. در این پایان نامه ، علاوه بر بررسی بعضی از کار های انجام شده در گذشته درباره موقعیت یابی بردار مرجع در (svm) ، روش جدیدی که مبتنی بر الگوریتم جبری است مورد بررسی قرار گرفته و پیشنهاداتی جهت کاهش زمان موقعیت یابی بردار مرجع ، شده است.

بجهت پیشرفت سریع ادوات الکترونیک قدرت، بارهای غیرخطی در زمینه های مختلف به کار گرفته شده اند که موجب تزریق هارمونیک به سیستم قدرت می گردند. مقادیر بالای هارمونیک منجر به تولید مشکلاتی برای سیستم توزیع می گردد. یکی از راه های غلبه بر این مشکلات استفاده از فیلترهای فعال یا غیرفعال می باشد. از فواید فیلترهای غیرفعال، سادگی نگهداری و هزینه و پیچیدگی کمتر آنها می باشد. اما معایب متعددی نیز دارند: رزونانس سری و موازی، گذشت عمر اجزای غیرفعال و وابستگی به امپدانس منبع. برای غلبه بر این معایب، از فیلترهای فعال استفاده می گردد. در مقایسه با سایر فیلتر های فعال، استفاده از فیلتر فعال موازی به علت عملکرد و هزینه مناسب، بیشتر مرسوم می باشد. این نوع از فیلتر بر مبنای تزریق جریان هایی با مقادیر برابر ولی با علامت مخالف برای اجزای هارمونیکی، با هدف حذف نمودن آنها می باشد. بررسی روش های مختلف تشخیص اغتشاشات ولتاژ و جریان، مقایسه کارایی آن ها در شناسایی آلودگی شبکه و تعیین روش موثر به عنوان تکنیک استخراج هارمونیک با توجه به اهداف جبرانسازی، اولین گام در طراحی این فیلترها محسوب می شود که در این پایان نامه، تئوری توان اکتیو و راکتیو لحظه ای تشریح شده است. مهمترین بخش این فیلترها، مبدل های قدرت می باشد که استفاده گسترده آن ها لزوم بکارگیری روش های کنترلی بهینه جهت بهبود عملکرد و کاهش تلفات و در نتیجه افزایش راندمان این ادوات را باعث شده است. وظیفه ردیابی و بازسازی سیگنال های مورد نظر جهت جبرانسازی به عهده مبدل های قدرت می باشد. یکی از روش های کنترل جریان در مبدل های قدرت، تکنیک مدولاسیون پهنای پالس باند هیسترزیس می باشد که سادگی ساختار و عملکرد سریع و مناسب این روش باعث بکارگیری آن در اکثر مبدل ها شده است. در ادامه بحث ابتدا روش کنترل باند هیسترزیس توضیح داده شده و سپس چند راهکار دیگر جهت عملکرد بهتر این روش از لحاظ بهبود فرکانس سوییچینگ و کاهش تلفات سوییچینگ ارائه شده است. همچنین نتایج شبیه سازی فیلتر فعال موازی همراه با کلیدزنی به روش باند هیسترزیس جهت اثبات کارایی روش های پیشنهادی در انتهای این پروژه آورده شده است.

رشد فزاینده مصرف انرژی، روند افزایش جمعیت، محدودیت ذخایر سوختهای فسیلی و معضلات زیست محیطی ناشی از مصرف اینگونه منابع انرژی، بهینه‎سازی در مصرف انرژی و استفاده از سایر منابع را ضروری میسازد. در راستای بکارگیری منابع انرژی تجدیدپذیر، تولید برق از انرژی باد، به دلیل شرایط اقتصادی بهتر، بیشتر مورد توجه واقع شده است. کاربرد انرژی بادی عاری از انتشار گازهای آلاینده زیست محیطی است. گر چه صنعت تولید توربین‎ها و سایر تجهیزات مورد نیاز برای تبدیل انرژی بادی به انرژی الکتریکی بسیار پیشرفته است، اما نصب و راه‎اندازی این تأسیسات به سرعت و سادگی ممکن می باشد. در مقایسه با نصب و راه‎اندازی نیروگاههای متعارف که از سوخت فسیلی استفاده می نمایند، از زمان بسیار کوتاهتری برخوردار بوده و حسن آن این است که توربین‎های برق بادی مرحله به مرحله نصب و راه‎اندازی شده و وارد مدار میگردند و در نتیجه از بهره‎وری بالاتری برخوردار می باشند. اساسی ترین هدف مورد نظر در صنعت جهانی، دست یابی به سیستمی است که هم از نظر اقتصادی و هم از نظر بهره وری در شبکه، بهترین مشخصه ها را دارا باشد. استفاده از سیستم های بادی در کشور نیز با چالشهایی چون نبود تکنولوژی مناسب، تحریم های اقتصادی، نبود زیر ساختهای مناسب حمل و نقل و غیره روبرو می باشد. بدین منظور، مناطق مناسب برای احداث نیروگاه های بادی در ایران معرفی گردیده اند. سپس ژنراتورهای بادی و مبدلهای فرکانسی آنها مورد بحث واقع شده و مقایسه اقتصادی به منظور به دست آوردن مناسبترین سیستم در کشور انجام شده است. در نهایت سیستم های برگزیده، در برنامه matlab شبیه سازی گردیده و بهترین توپولوژی چه از نظر اقتصادی و چه عملکردی در شبکه، برای استفاده در سیستمهای بادی کشور معرفی می گردد

این پژوهش با هدف حذف تاثیر منابع ولتاژ غیرایده آل بر عملکرد فیلترهای اکتیو موازی و جلوگیری از تزریق جریانهای اغتشاشی فرکانس بالای این فیلترها در خطوط توزیع انجام می گیرد. برای این منظور ابتدا تئوریهای توان لحظه ای که مبنای طراحی الگوریتمهای جبرانسازی فیلترهای اکتیو می باشند بررسی می شوند. سپس ماهیت و چگونگی ایجاد جریانهای اغتشاشی تزریق شده بوسیله ی فیلترهای اکتیو موازی و ارتباط آن ها با تاثیر اغتشاشات و هارمونیکهای ولتاژ منبع را بر مبنای محاسباتی ریاضی تعیین کرده و راه حلهایی به منظور حذف تاثیرات منبع پیشنهاد می شود. پس از بررسی عملکرد فیلترهای اکتیو موجود و ارزیابی راه حلهای پیشنهادی در حضور بارهای یکسو شده ی خازنی، با اصلاح الگوریتمهای کنترلی متداول و تغییر ساختار فیلترهای اکتیو، نقایص و مشکلات مطرح شده اصلاح و بهبود دهنده ی جامع کیفیت توانی(a-upqs ) پیشنهاد می گردد که تحت هر شرایطی، اصول جبرانسازی حاکم بر آن منجر به عملکرد موثر این مطلوبساز گردد. همچنین با پیشنهاد اتصال یک اینورتر "تک فاز" مجزای تثبیت کننده ی ولتاژ لینک dc برای این مطلوبساز جامع به طرف "ترمینال بار"، نامتعادلی و اغتشاشات جریان منبع به کلی حذف و یک جریان تماما سینوسی از منبع کشیده می شود. همچنین، با شناسایی توانها و مولفه های فیزیکی جریان ارائه شده در تئوری cpc بر مبنای جریانهای جبران کننده ی تزریقی a-upqs نشان داده خواهد شد که مطلوبساز یکپارچه a-upqs پیشنهادی قادر است در سیستمهای سه فاز چهارسیمه این مولفه ها را شناسایی و بطور کامل حذف نماید. توانایی تشخیص صحیح و لحظه ای از پدیده های توانی مرتبط با بار، سبب شده که اهداف کنترلی فیلتر اکتیو را بتوان متناسب با خصوصیات بار انتخاب کرد. شبیه سازی های مختلف ارائه شده در محیط matlab/simulink صحت عملکرد بهبود دهنده ی جامع a-upqs را مورد بررسی قرار می دهد. بدلیل مزایای استفاده از سیستم های بیشتر از سه فاز در خطوط توزیع، در این پروژه الگوریتمی کنترلی برای متعادل کردن بار از دید منبع و تصحیح ضریب توان در شرایط بار نامتقارن بوسیله ی فیلترهای اکتیو موازی در سیستم های چهار فاز ارائه می گردد.

در میان روشهای مختلف ذخیره انرژی الکتریکی استفاده از پتانسیلهای انرژی آب به شکلهای مختلف مورد توجه بشر بوده است. نیروگاه تلمبه ذخیره ای راه کار هوشمندانه ای برای ذخیره انرژی و کاهش هزینه ها، بهبود قابلیت اطمینان سیستم و محدود سازی وابستگی تولید برق به مصرف سوخت و ایجاد توسعه با آلودگی کمتر است. نیروگاه تلمبه ذخیره ای که با سرعت ثابت کار می کند امکان عملکرد در راندمان بهینه در حالت ژنراتوری را نداشته و در حالت پمپی نیز نمی توانند بصورت کنترل شده عمل نمایند. این محدودیتها موجب شد تا لزوم استفاده از ماشینهای دور متغیر مورد توجه قرار بگیرد. استفاده از واحدهای دور متغیر در نیروگاههای تلمبه ذخیره ای در مقایسه با دور ثابت راندمان و انعطاف پذیری بهره برداری را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. از دیدگاه اقتصادی با توجه به جایگزینی مبدل فرکانس و تحریک بدون جاروب در سیستمهای دور ثابت با مبدلهای الکترونیک قدرت مدار روتور در سیستمهای دور متغیر، می توان پیش بینی کرد که کاربرد این سیستمها افزایش هزینه قابل توجهی را به پروژه های تلمبه ای ذخیره ای تحمیل نمی کند. نکته قابل توجه امکان استغاده از مبدل الکترونیک قدرت طرف روتور بعنوان یک جبران کننده استاتیکی سریع در شبکه می باشد. پروژه مذکور با انگیزه مطالعات امکان سنجی،شبیه سازی و بررسی مزایای فنی و اقتصادی مورد نیاز ارائه شده است. در ابتدا با انجام مطالعات، به طراحی و شبیه سازی دو ماشین سنکرون و dfig در مشخصات برابر می پردازیم، تا بتوانیم استفاده بهتر از سیستم دور متغیر نسبت به دور ثابت را تا حدودی از نظر ساختاری بیان نموده و مزیت ها و معایب هر سیستم را شرح دهیم.در همین راستا به بررسی فنی و اقتصادی و همچنین مقایسه دیگر اجزاء این دو سیستم خواهیم پرداخت. در ادامه با استفاده از نرم افزار شبیه سازی matlab با مشخصات جدید به بررسی و مقایسه عملکرد حالت دائمی در چهار حالت مختلف، پایداری دینامیکی، نیازهای شبکه، سیستم الکترونیک قدرت در نیروگاه تلمبه ذخیره ای پرداخته ایم. در آخر یک ماشین dfig برای کاربرد در نیروگاه تلمبه ذخیره ای شبیه سازی شده که قادر به کنترل توان اکتیو و راکتیو با استفاده از روش کنترلی dpc می باشد. نتایج حاصل شبیه سازی ها ارائه شده است.

این پایان نامه، یک کنترلر بهینه ی ردیاب متغیر با زمان را برای یک statcom متصل به باس بار شبکه پیشنهاد می دهد. کنترلرهای بهینه شامل یک (زاویه ی کنترلی ?) و یا دو ورودی کنترلی (زاویه ی کنترلی ? و شاخص مدولاسیون دامنه a_m) می باشند. طراحی کنترلرهای بهینه بر مبنای مدل های فضای حالت میانگینی صورت می گیرد که بر اساس ولتاژها و یا جریان های بار به عنوان ورودی های اغتشاشی مدل در کنار ورودی های کنترلی، گسترش می یابند. برای به دست آوردن تغییرات ورودی های اغتشاشی وابسته به ورودی های کنترلی، یک مدل مداری میانگین که می تواند به جای یک مدل واقعی statcom به باس بار شبکه متصل شود، معرفی می شود. هر دوی مدل های فضای حالت میانگین non-affine به وجود آمده، برای به دست آوردن مدل-های میانگین affine، تقریب زده می شوند. نمایش گسسته ای از هر یک از مدل های فضای حالت میانگین affine نتیجه شده، به منظور طراحی کنترل بهینه بر مبنای قوانین کنترل دیجیتال، معرفی می شود. کنترلرهای بهینه ی طراحی شده با استفاده از شبیه-سازی های انجام گرفته در نرم افزاز matlab ارزیابی و مقایسه می شوند. این پایان نامه هم چنین نتایج اولیه ی حاصل از پیاده-سازی کنترلر بهینه ی طراحی شده بر مبنای مدل میانگین با ورودی ولتاژهای بار را بر روی پردازنده ی سیگنال دیجیتال (dsp) سری tm320f28335 به منظور کنترل یک نمونه آزمایشگاهی statcom (15 کیلوولت آمپر) ارائه می دهد. در مقایسه با کنترلر بهینه ی طراحی شده بر اساس مدل assam-lvi، طراحی کنترلر بهینه بر مبنای مدل assam-lci نیازمند در نظرگرفتن تعداد نقاط کار ?_0 بیشتری در بازه ی ??[-?1.5?^°,?1.5?^° ] می باشد، تا کنترلرهای مورد نظر دقت مشابه در دنبال کردن جریان های مرجع داشته باشند. هم چنین کنترلر بهینه با دو ورودی کنترلی در مقایسه با کنترلر بهینه ی شامل یک ورودی کنترلی، امکان کنترل ولتاژ dc و توان تلفاتی statcom در حالت دینامیکی را مستقل از سیگنال های مرجع جریان جبران ساز به وجود می آورد.

هدف از این پایان نامه، پیاده سازی عملی کنترلر فاز مبتنی بر مدل متوسط statcom با استفاده از پردازنده سیگنال دیجیتال (dsp) می باشد. پردازنده سیگنال دیجیتال استفاده شده در این پروژه مدل tms320f2812 از شرکت تگزاس اینسترومنت می باشد. یکی از روش های کنترل statcom، کنترل بر مبنی مدل متوسط statcom است. ورودی های مدل متوسط، ولتاژهای سیستم قدرت و توابع سیکل وظیفه می باشند. در کارهای قبلی توابع سیکل وظیفه برای statcom با مدولاتور spwm و svm بر حسب زاویه بین ولتاژهای سیستم قدرت و ولتاژهای خروجی مبدل statcom محاسبه و در کنترل statcom استفاده شده اند. در این پایان نامه بر اساس یک طرح کنترلی پیشنهادی با استفاده از یک کنترلر pi مقدار زاویه ? جهت اعمال به مدل متوسط statcom تولید می شود. ورودی کنترلر pi، اختلاف ولتاژ نقطه اتصال statcom به شبکه و ولتاژ باس ژنراتور می باشد. مدل متوسط statcom بر اساس زاویه کنترلی ? و ولتاژهای سیستم قدرت، ولتاژ مرجع را جهت اعمال به مدولاتور تولید کرده و مدولاتور svm بر اساس این ولتاژ، سیگنال های سوئیچینگ را تولید می کند. به منظور یافتن t? شبکه در هر لحظه، یک الگوریتم برای حلقه قفل فاز (pll) پیشنهاد می شود. کنترلر فاز پیشنهادی به همراه مدل متوسط statcom مبتنی بر مدولاسیون svm و همچنین الگوریتم pll بر روی تراشه tms320f2812 پیاده سازی می شود. اعتبار کنترلر فاز پیشنهادی از طریق مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج عملی حاصل از ساخت یک نمونه statcom آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار می گیرد.

هدف اصلی این پایان نامه، طراحی و پیاده سازی یک مدل جدید برای ترانسفورماتور های تعدیل بار (lbts) با قابلیت کنترل هر دو شاخص مولفه صفر و منفی نامتعادلی جریان منبع می باشد. یک lbt در هر فاز ثانویه از چندین سیم پیچی و کلید تشکیل می شود، در حالی که سمت اولیه به مانند ترانسفورماتورهای توزیع معمولی دارای یک عدد سیم پیچی است. عملکرد lbt به گونه ای است که جریان یکی از فازهای بار ثانویه می تواند در هر یک از سیم پیچی های سمت اولیه توزیع شود که با تغییر مسیر عبور جریان توسط کلیدها، مقدمات تعدیل بار فراهم می گردد. پایان نامه حاضر، درابتدا با ارائه یک مدل کلی برای lbt های پیشنهادشده در پژوهش های گذشته، مشخص می کند که زمینه تعدیل بار در آنها فقط از طریق کنترل شاخص مولفه صفر نامتعادلی جریان امکان پذیر خواهد بود، در حالی که هیچ کنترلی بر شاخص مولفه منفی وجود ندارد. بنابراین، مدل جدیدی برای طراحی lbt ها پیشنهاد می شود که برخلاف lbt های گذشته قابلیت کنترل هر دو شاخص صفر و منفی نامتعادلی جریان را خواهند داشت. یک lbt مبتنی بر مدل پیشنهادی در آزمایشگاه ساخته شده است و صحت مطالب گفته شده، با استفاده از نتایج حاصل از شبیه سازی و هم نتایج عملی تایید خواهند شد. همچنین، اثرات بار و منابع هارمونیکی بر عملکرد lbt پیشنهادی بررسی و شبیه سازی خواهند شد. نتایج مربوطه نشان خواهند داد که در حالت تغذیه بار هارمونیکی نامتعادل توسط lbt های پیشنهادی، قابلیت کنترل هر سه مولفه مثبت، منفی و صفر در همه هارمونیک ها وجود خواهد داشت که تا حدی منجر به کنترل اعوجاجات هارمونیکی جریان سمت منبع می گردد. همچنین نتایج مربوط به اعمال منابع اعوجاجی نشان می دهند که این منابع تأثیری بر عملکرد تعدیل جریان های مولفه اصلی منبع نخواهند داشت.

روشهای جبرانسازی pq و dq به دلیل اینکه از یک فیلتر پایین گذر برای جداسازی مولفه ی dc توان اکتیو و جریان محور d استفاده می کنند، در صورت وجود هارمونیکهای مرتبه ی پایین دارای پاسخ گذرای کند می باشند و علاوه بر این، این روشها نمی توانند جریان بار را در شرایط هارمونیکی شدن ولتاژ منبع، جبرانسازی کنند. در این پایان نامه برای بر طرف کردن این مشکلات، در فصل 5 فیلتر پایین گذر موجود در روشهای dq و pq با تبدیل موجک زمان واقعی جایگزین شده اند. این تبدیل توانسته است پاسخ گذرا را بهبود داده و به روشهای ذکر شده در بالا این توانایی را بدهد که جریان بار را در شرایط هارمونیکی شدن منبع ولتاژ جبرانسازی کنند. برای بررسی درستی روش پیشنهادی، نتایج شبیه سازی توسط نرم افزار matlab و نتایج آزمایشگاهی توسط dsp tms320f28335ارائه شده است. یکی از مهمترین عوامل در پردازش سیگنال توسط dsp، فرکانس نمونه برداری dsp است. در فصل 5 نشان داده شده است که اگر فرکانس نمونه برداری dsp به قدر کافی بزرگ انتخاب شود، نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی مشابه هم خواهند شد. علاوه بر این، در فصل 6 این پایان نامه یک روش جدید برای جبرانسازی هارمونیکها توسط تبدیل موجک زمان واقعی پیشنهاد شده است. این الگوریتم با استفاده از فاز و دامنه ی استخراج شده، جریان جبرانسازی شده را با ولتاژ منبع هم فاز می کند. هم فاز شدن ولتاژ و جریان باعث می شود که بار از دید شبکه به صورت یک بار مقاومتی کامل دیده شود که نه توان راکتیو جذب و نه توان راکتیو مصرف می کند. مبادله نشدن توان راکتیو بین بار و شبکه، تلفات سیستم قدرت را کاهش داده و ظرفیت خطوط انتقال را برای انتقال توان اکتیو آزاد می کند. از دیگر ویژگی های مهم روش پیشنهادی در فصل 6، توانایی جبرانسازی عدم تعادل بار و جبرانسازی جریان بار در شرایط هارمونیکی شدن ولتاژ منبع است. سیستم قدرت شبیه سازی شده در فصل 6، شامل یک ژنراتور بادی از نوع dfig بوده که از طریق یک خط انتقال به طول 30 کیلومتر به شبکه ی قدرت متصل می شود. این ژنراتور بادی از کلیدزنی pwm استفاده می کند، و هارمونیکهای تولیدی توسط آن در سطح قابل قبولی قرار دارد. بارهای متصل به شبکه شامل بار غیر خطی، بار نامتعادل و بار سه فاز متعادل هستند و سیستم قدرت شبیه سازی شده در فصل 6 یک سیستم قدرت سه فاز و چهار سیمه است.

چکیده: نظر به گسترش استفاده از منابع انرژی های تجدیدپذیر در تولید الکتریسیته و با توجه به افزایش روزافزون مصرف توان الکتریکی، بازنگری در ساختار سیستم های قدرت کنونی برای جلوگیری از ناپایداری شبکه تحت شرایط غیرمتعارف و اغتشاشات علاوه بر شرایط نرمال سیستم ضروری به نظرمی رسد. لذا در راستای جلوگیری از سرمایه گزاری های غیرقابل توجیه روی گسترش سیستم های قدرت کنونی جهت پوشش کسری ظرفیت انتقال قدرت، بکارگیری انواع مختلف کنترلرهای استاتیکی و دینامیک می تواند بسیار موثر واقع گردد. از میان جبرانسازها، از آنجاییکه کنترلرکننده های facts و تکنولوژی های hvdc به عنوان جبرانسازهای مبتنی بر الکترونیک قدرت که قادر به تطابق سریع پارامترهای خود با تغییر مشخصه های سیستم می باشند، قادر به بهبود عملکرد و پایداری سیستم های قدرت بوده اند، در دهه های اخیر بطور جهان گستر مورد استفاده واقع گردیده اند. لذا در پایان نامه حاضر، به منظور تعیین مناسب ترین جبرانساز جهت ساخت و بکارگیری در آزمایشگاه انیستیتوی سیستم های قدرت دانشگاه هانور، انواع مختلف کنترلرهای facts و تاثیر آنها بر پایداری سیستم به ویژه بر پایداری ولتاژ و گذرا مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. از میان کنترلرهای موازی نصب svc و statcom در ضعیف ترین نقطه برای دو ساختار مختلف سیستم آزمایشگاه آنالیزگردیده است. در اولین پیکربندی که بار به عنوان نقطه انتهایی خط درنظر گرفته شده است، مشاهده می شود که با تامین کسری توان راکتیو توسط جبرانسازهای طراحی گردیده ، حد ناپایداری ولتاژ افزایش می یابد. در ساختار دوم که سیستم آزمایشگاه به شبکه دانشگاه متصل گردیده است، ملاحظه می شود که سیستم تحت هر دو شرایط نرمال و اختلالات، از هر دو پایداری گذرا و ولتاژ برخوردار گردیده است. علاوه براین تاثیر کنترلرهای sssc و upfc و از میان تکنولوژی های hvdc ، csc-hvdc ، روی بهبود پایداری گذرا و ولتاژ سیستم آزمایشگاه برای هر دو ساختار بررسی و مقایسه گردیده است.

در این تحقیق، به بررسی کنترل توان سیستم های فوتوولتایی متصل به شبکه می پردازیم. ابتدا آرایه خورشیدی و روش های دنبال کردن نقطه ماکزیمم توان برای آن را مطالعه می نماییم. سپس، معایب اینورترهای معمول مورد استفاده در الکترونیک قدرت بررسی می شوند و ساختار نسبتا جدیدی تحت عنوان اینورتر با منبع امپدانس مطرح می گردد که این معایب را بهبود می دهد، و دارای قابلیت افزایش ولتاژ نیز می باشد. پس از آن، روش های موجود برای کنترل توان راکتیو که عموما بر پایه تئوری توان لحظه ای و تعریف توان در مختصات های ??o و dqo می باشند، مطرح می گردند. در نهایت، الگوریتم کنترلی استفاده شده برای کنترل توان در این تحقیق را که بر اساس تعریف توان در مختصات abc می باشد، مطالعه خواهیم نمود. در انتها، نتایج شبیه سازی مربوط به کنترل توان و کنترل ولتاژ سیستم فوتوولتایی متصل به شبکه و مقایسه الگوریتم مطرح شده با سایر روش های موجود، ارائه می گردند.

در این پایان نامه یک مبدل افزاینده-کاهنده dc به dc با خاصیت غیر معکوس کنندگی پلاریته ولتاژ خروجی معرفی گردید. این مبدل از یک مبدل بوست سری با یک مبدل باک تشکیل شده است به طوریکه جریان های ورودی و خروجی آن از طریق کوپل مغناطیسی با هم در ارتباط هستند. همچنین از یک مقاومت میراکننده سری با خازن بخش بوست مبدل، برای بهبود مکان صفرها استفاده شده است. به کمک این ساختار نه تنها جریان های ورودی و خروجی غیرپالسی می شوند، بلکه صفرهای rhp تبدیل به صفرهای lhp با میرایی و دینامیک قابل کنترل توسط مقاومت میراکننده می گردند. همچنین مشکل استرس ولتاژی مبدل هایی از قبیل flyback، cuk و sepicکه به صورت مجموع ولتاژ ورودی و خروجی بر روی سوئیچ می باشد، در مبدل پیشنهادی وجود ندارد. مبدل پیشنهادی با غیر ایده آل در نظر گرفتن المان های مداری و سوئیچ ها، مدل سازی dc و ac گردید و معادلات دینامیکی و حالت ماندگار حاکم بر آن در شرایط عملکردی ccm استخراج شد. همچنین معادلات dc در شرایط dcm برای مبدل بررسی شد. این شرایط با توجه به اینکه مبدل دو اندوکتانس در ورودی و خروجی خود دارد و با هم از نظر مغناطیسی دارای کوپل می باشند به صورت dcm-dcm بیان گردید. برای طراحی و انتخاب المان های مداری مبدل از دو موضوع اساسی، یکی داشتن ریپل جریان و ولتاژ قابل قبول برای کار در شرایط ccm و دیگری بهبود دینامیک صفر و قطب های مبدل پیشنهادی استفاده شد. همچنین معادلات لازم برای محاسبه تلفات هدایتی و تلفات سوئیچینگ و بازده، بر اساس مقادیر جریان های rms به جای جریان های متوسط، استخراج شد. بر این اساس، بازده مبدل برای شرایط بار نامی از 95% در ولتاژ ورودی مینیمم تا 97.5% در ولتاژ ورودی نامی محاسبه شد. همچنین در بدترین شرایط یعنی حداکثر بار نامی و حداقل ولتاژ ورودی مقدار بازده حدود 92% می باشد. برای کنترل مبدل به جای استفاده از کنترلرهای سنتی pid، از روش کنترل بهینه استفاده شد. این روش کنترلی مبتنی بر تکنیک کنترلیlqr در مد ولتاژ به کار گرفته شد.lqr روشی با عملکرد بالا و ساده برای کنترل سیستم های چند ورودی-چند خروجی کنترل پذیر می باشد و به روش کنترل کلاسیک pid مزیت هایی دارد که مقایسه ای بین روش کنترلی lqr و pid برای مبدل معرفی شده انجام گرفت و برتری تکنیک lqr نشان داده شد. با بررسی نتایج شبیه سازی بدست آمده برای مبدل پیشنهادی، مناسب بودن آن از لحاظ استرس بر روی سوئیچ ها، بازده، غیرپالسی بودن جریان های ورودی و خروجی، نداشتن صفرهای rhp و همچنین تکنیک کنترلی ارائه شده تایید گردید و مبدل پیشنهاد شده می تواند گزینه مناسبی برای ساخت و به کارگیری در کاربردهایی نظیر شارژ و دشارژ باطری، منابع تغذیه بدون وقفه ups، سلول های خورشیدی pv و پیل های سوختی و ... باشد.

در این پایان نامه به منظور کاهش ولتاژ گذرای شبکه و بهبود تنظیم ولتاژ سیستم، یک کنترل کننده غیر خطی برای جبرانساز توان راکتیو ایستا (svc) معرفی می شود. از مدل فضای حالت درجه سه جبرانساز توان راکتیو ایستا برای طراحی کنترلر استفاده می شود. عدم قطعیت در مدل سیستم های غیر خطی از نامعینی پارامترهای سیستم یا دینامیک های مدل نشده ناشی می شود؛ در واقع عدم قطعیت در مدل کردن سیستم اثر بسیار نامطلوبی در طراحی و عملکرد سیستم کنترلی خواهد داشت و به دو دسته عدم قطعیت ساختاری (پارامتری) و غیر ساختاری(دینامیک های مدل نشده سیستم) تقسیم می-شوند. روش کنترل مد لغزشی (smc)برای کنترل جبرانساز توان راکتیو ایستا با وجود نامعینی های ثابت و متغیر با زمان در شبکه، پاسخ بسیار مطلوب و مقاومی از خود نشان می دهد. به منظور کنترل جبرانساز توان راکتیو ایستا، یک کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتق گیر (pid) نیز طراحی می شود، سپس نتایج حاصل برای هر دو نوع کنترل کننده های خطی و غیر خطی مقایسه می شوند. برای تحقق این هدف یک سیستم قدرت نمونه را در نظر می گیریم و با استفاده از شبیه سازی در محیط نرم افزار متلب این دو نوع کنترل کننده پیاده سازی و نتایج مقایسه می شوند. نتایج حاصل از شبیه سازی در شرایط یکسان، برتری کنترل مد لغزشی در برابر کنترل تناسبی- انتگرالی- مشتق گیر را، هنگام عملکرد جبرانساز راکتیو ایستا در شبکه قدرت نشان می دهد. در شرایط یکسان برای هر دو کنترل کننده، هر سه متغیر حالت جبرانساز راکتیو ایستا، یعنی جریان ترانس متصل کننده آن به شبکه، جریان راکتور و ولتاژ خازن، با هم مقایسه شده اند. همچنین مباحث مربوط به نمای لیاپانف و بستر جذب برای سیستم جبران ساز توان راکتیو ایستا مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده می شود که از نظر تحلیلی با توجه به نمای لیاپانف و مشخصات دینامیکی سیستم، بستر جذب از نوع سیکل حدی خواهد بود. نتایج حاصل از شبیه سازی کامپیوتری نیز بستر جذب از نوع سیکل حدی را نمایان می کند.

در این پایان نامه به طراحی بهینه ی یک پایدارساز سیستم قدرت مبتنی بر کنترل تطبیقی به منظور بهبود میرایی نوسانات سیستم قدرت به صورت روی خط پرداخته شده است. کنترل کننده ی تطبیقی با الگوریتم کنترل شیفت دهنده ی قطب خودبهینه ساز، طراحی و بر روی سیستم دو ناحیه ای-چهارماشینه ی کندور شبیه سازی شده است. در این کنترل کننده، بر اساس مدل شناسایی شده ی سیستم قدرت، سیگنال کنترلی مطابق الگوریتمی، محاسبه شده و قطب های حلقه بسته ی سیستم به مکان های بهینه درون دایره ی واحد در صفحه ی z شیفت داده می شود تا معیار عملکرد روش مینیمم واریانس کمینه گردد. در ادامه، به بررسی و مقایسه ی عملکرد پایدارساز سیستم قدرت تطبیقی با پایدارساز سیستم قدرت سنتی در بهبود میرایی نوسانات ناشی از اغتشاشات گذرا و دینامیک پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استفاده از پایدارساز تطبیقی نسبت به پایدارساز سنتی، زمان نشست نوسانات حاصل از اغتشاشات را کاهش داده و میرایی نوسانات محلی و بین ناحیه ای را بهبود بیشتری داده است. apss به دلیل تنظیم روی خط پارامترهایش، سیگنال کنترلی خروجی اش را با تغییر شرایط کاری تطبیق داده و عملکرد مطلوبش را حفظ می کند. همچنین این نوع پایدارساز، قابلیت هماهنگی با دیگر پایدارسازها را به صورت اتوماتیک دارا است.

آلودگی هارمونیکی به سبب افزایش بارهای غیرخطی، شبیه مبدل های قدرت تریستوری بزرگ، یکسوسازها و کوره های الکتریکی تبدیل به یک مشکل جدی در سیستم قدرت شده اند. در این پایان-نامه سیستم تحریک استاتیک به کار رفته در ژنراتور سنکرون به عنوان یک مبدل قدرت تریستوری بزرگ و هارمونیک های تولید شده به وسیله آن مورد بررسی قرار می گیرد. هارمونیک های جریان تولید شده به وسیله این سیستم باعث کاهش بازدهی ترانسفورماتورهای مسیر شده و نیز با عبور از امپدانس مسیر باعث ایجاد هارمونیک ولتاژ شده و مصرف داخلی نیروگاه را که از شین مشترک تغذیه می شود تحت تاثیر قرار می دهد. با توجه به معایب فیلتر های پسیو، پیشنهاد نصب فیلتر اکتیو موازی در شین تغذیه مشترک داخلی نیروگاه داده می شود. روش جبران سازی فیلتر اکتیو بر پایه تئوری توان راکتیو لحظه ای استوار است. نتایج شبیه سازی با استفاده از اطلاعات یک واحد از نیروگاه گازی فردوسی مشهد با ظرفیت 173 مگاوات ارائه شده است. کلیه شبیه سازی ها در نرم افزار matlab انجام شده است. بررسی ها نشان می دهد که می توان با نصب فیلتر اکتیو در شین داخلی هارمونیک های جریان در شین واحد را از 26 درصد به 09/2 درصد کاهش داد. همچنین هارمونیک ولتاژ از 17/2 به 42/0 درصد کاهش پیدا کرده است.

در سیستم های امروزی وجود سیستم های انعطاف پذیر قدرت به خاطر ویژگی های منحصر بفرد این سیستم ها باعث عملکرد بهینه سیستم قدرت می شود اما قیمت این سیستم ها و هزینه نصب آن ها خیلی زیاد است و به این خاطر بهینه ترین بهره برداری ممکن از نصب این سیستم ها انتظار می رود. عملکرد بهینه سیستم های انعطاف پذیر قدرت و تأثیرات آن ها روی سیستم های قدرت امروزی وابسته به تعداد، محل و ظرفیت این سیستم ها است. روش های موجود به دلیل مشکلاتی همچون میزان سرعت همگرایی و مهم تر از آن پیدا نکردن بهینه سراسری کارایی مطلوب را برای حل مسئله جایابی بهینه سیستم های انعطاف پذیر قدرت را ندارند. علت اصلی این مشکل عملکرد خطی و یا اتفاقی (غیر هوشمند) این روش ها در یافتن جواب بهینه سراسری است. روش های تخمینی (الگوریتم های ژنتیک احتمالاتی) به خاطر ماهیت احتمالاتی، استفاده از شاخص بردار احتمالاتی برای کنترل و محدود سازی فضای نمونه و همچنین ارائه مدل چند متغیره از فضای جستجو و جمعیت جواب ها نسبت به الگوریتم ژنتیک و روش های کلاسیک عملکرد دقیق تر و سریع تر دارند. در این پایان نامه دو روش تخمینی الگوریتم یادگیری افزایشی مبتنی بر جمعیت جواب ها (مدل تک متغیره) و الگوریتم توزیع نرمال چند متغیره (مدل چند متغیره) برای جایابی بهینه جبران ساز استاتیکی در سیستم های اصلاح شده 14 و 30 شینه ieee بکار گرفته شده اند و نتایج حاصل با نتایج حاصل از جایابی با الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است. نتایج جایابی بهینه جبران ساز استاتیکی روی شبکه های 14 و 30 شینه ieee نشان می دهند که مدل سازی چند متغیره فضای جستجو تأثیر بسزایی در یافتن جواب سراسری و سرعت همگرایی الگوریتم جایابی دارد و هوشمند کردن و کنترل فضای جستجوی نسل بعدی با کمک بردار احتمالاتی ای که از نسل حاضر جواب ها استخراج شده است، تأثیر بسزایی در بالا بردن سرعت همگرایی الگوریتم جایابی دارد. بنابراین عملکرد روش های تخمینی (الگوریتم ژنتیک احتمالاتی) در مقایسه با روش های پیشین دقیق تر و سریع تر است.

ظهور و گسترش بارهای غیرخطی در سیستم های قدرت موجب بوجود آمدن اغتشاشات و هارمونیک ها در شبکه های برق شده است. مهمترین اثر این پدیده، کاهش ظرفیت انتقال خطوط برق می باشد. برای حل این مشکل راهکار ارائه شده استفاده از فیلترهای اکتیو است که این فیلترها دارای الگوریتم های کنترلی مختلفی هستند. از جمله ی این الگوریتم ها، الگوریتم جبران سازی pq و dq است که به دلیل اینکه در ساختار این الگوریتم ها از فیلترهای پایین گذر برای جداسازی مولفه ی dc توان اکتیو و جریان محور d استفاده می کنند، در صورت وجود هارمونیک های مرتبه ی پایین دارای پاسخ زمانی کُند می باشند. علاوه بر این، در صورتی که ولتاژ نقطه ی اتصال فیلتر اکتیو به شبکه غیر سینوسی شود، این روش ها کارایی خودشان را از دست می دهند. در این پایان نامه برای غلبه بر این مشکلات، از روش حداقل مربعات بازگشتی با ضریب فراموشی متغیر استفاده شده است و این روش توانسته است پاسخ زمانی را بهبود داده و به روش های pq و dq این توانایی را بدهد که جریان بار را در شرایط هارمونیکی شدن ولتاژ جبران سازی کند. علاوه بر این در این پایان نامه روشی جدید بر مبنای حداقل مربعات بازگشتی با ضریب فراموشی متغیر پیشنهاد شده است که می تواند هارمونیک ها و توان راکتیو بار را جبران و بر عدم تعادل بار تأثیر گذارد. با توجه به نتایج شبیه سازی، از ویژگی های روش پیشنهادی می توان به پاسخ زمانی زیر نیم سیکل و توانایی جبران سازی در شرایط ولتاژ غیر سینوسی اشاره کرد.

استفاده از اینورترهای چند سطحی می تواند بعضی از مشکلات را در کنترل و بهره برداری از سیستم قدرت بهبود دهد و به طور قابل ملاحظه ای اندازه هارمونیک ها را کاهش و ولتاژ خروجی و توان را بدون استفاده از ترانس افزاینده، تقویت کند. برای دستیابی به این اهداف، داشتن یک سیگنال مرجع جبرانسازی ضروری است. این سیگنال مرجع معمولا به شکل جریانی و با استفاده از تئوری شناخته شده ی توان تولید می شود. استفاده از روش های کنترل جریانی مستلزم فرکانس سوئیچینگ بالاست که خود منجر به تلفات توان قابل ملاحظه ای می شوند که در کاربردهای سیستم قدرت نامطلوب است. از طرف دیگر فرکانس سوئیچینگ بالا و متغیر باعث بروز اثرات نامطلوب دیگری همچون تداخل الکترومغناطیسی (emi) می شوند. تولید سیگنال های مرجع ولتاژی می تواند یک راه حل برای دستیابی به فرکانس های سوئیچینگ ثابت و کم باشد. بدین منظور روش های مدولاسیون مختلفی همچون spwm و مدولاسیون فضای برداری (svm) را می توان بکار برد. در این پایان نامه ابتدا مدل میانگین اینورتر سه سطحی بر مبنای statcom را بدست آورده و از این مدل برای کنترل statcom استفاده می گردد. ورودی های مدل میانگین، ولتاژهای سیستم قدرت و توابع سیکل وظیفه می باشند. توابع سیکل وظیفه برای statcom با مدولاتور spwm برحسب زاویه بین ولتاژهای سیستم قدرت و ولتاژهای خروجی اینورتر statcom (?) محاسبه و در کنترل statcom با مدولاتور spwm استفاده شده اند. در این پایان نامه رابطه ی بین توابع سیکل وظیفه و ? برای statcom با مدولاتور spwm پیشنهاد شده اند. براساس یک طرح کنترلی پیشنهادی که در آن از مدل میانگین استفاده شده است، statcom با مدولاتور spwm و به وسیله dsp عملیات پردازش و کنترل پیاده سازی گردیده است. نتایج شبیه سازی با نرم افزار matlab بیانگر درستی روابط بدست آمده و کارایی سیستم کنترلی پیشنهاد شده می باشند.

افت شدید ولتاژ یک اختلال رایج در سیستم قدرت است که معمولاً با خطاهای سیستم قدرت رخ می دهد. تشخیص دقیق و سریع پدیده افت شدید ولتاژ یک موضوع مهم برای آنالیز و جبران سازی افت شدید ولتاژ است. روش های مربوط به تشخیص افت شدید ولتاژ دارای تأخیر زمانی هستند و اطلاعاتی به دست می دهند که باعث می شود فرآیند تشخیص و کاهش افت شدید ولتاژ طولانی شود. روش هایی مانند استفاده از تبدیل dq0 دارای سرعت خوبی برای تشخیص افت شدید ولتاژهای متعادل سه فاز هستند؛ اما به هنگام رخ دادن افت شدید ولتاژ نامتعادل، دچار خطا و حتی گاها باعث ایجاد نامتعادلی در فازهای سالم نیز می شوند. در این پروژه برای تشخیص افت شدید ولتاژ از تبدیل موجک و انتگرال گیر تعمیم یافته درجه دوم استفاده است. تبدیل موجک به دلیل دارا بودن رزولوشن های زمانی و فرکانسی متغیر، سرعت تشخیص بسیار بالاتری نسبت به روش های قبل دارد. همچنین انتگرال گیر تعمیم یافته درجه دوم با تولید دو ولتاژ متعامد در یک فاز جهت محاسبه دامنه ولتاژ، امکان بررسی دامنه ولتاژ را در مدت زمان کوتاهی و برای هر فاز به طور جداگانه امکان پذیر می سازد؛ بنابراین علاوه بر افت شدید ولتاژهای متعادل در تشخیص افت شدید ولتاژهای نامتعادل نیز مشکلی ایجاد نمی شود. در مرحله بعد سیگنال مرجع جهت جبران سازی افت شدید ولتاژ، با استفاده از حلقه قفل فاز طراحی شده و دامنه به دست آمده از مرحله قبل، تولید می شود. برای بررسی درستی روش پیشنهادی، این روش بر یک سیستم قدرت شبیه سازی شده در نرم افزار متلب اعمال شده و نتایج شبیه سازی ارائه شده است.

در این پایان نامه به مسأله ی توان در شبکه های قدرت پرداخته شده است. نخست با مروری بر تئوری های توان، تعابیر فیزیکی آن ها با ذکر نظریه های مختلف در رابطه با توان راکتیو و روش های جبران سازی شبکه-های قدرت تک فازه و سه فازه مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با ارائه ی نقدی به تاریخ این تئوری ها «تئوری بی نهایت بودن مولفه های جریان» ارائه شده است. بدین منظور گفتمان تئوری های توان مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که این ‘گفتمان ها هرگز نتوانستند به لحاظ نظری از حدی موسوم به «گفتمان استیمتزی» رها شوند. در ادامه «تئوری توان بر مبنای مسیر جریان- ولتاژ» که به اختصار «vccpt» نام گذاری شده است، پیشنهاد می شود. این تئوری از مشخصه عملکردی شبکه و با حذف زمان مابین سیگنال های ولتاژ و جریان آغاز به تحلیل می کند. vccpt برای اولین بار توانسته است مسأله ی توان را از گفتمان استیمتزی رها ساخته و تئوری های توان را به «معادلات حالت سیستم قدرت» ارتباط دهد. تئوری پیشنهادی در شبکه های سه فازه ی قدرت علی رغم نقد اساسی که به تاریخ تئوری های توان در شبکه های سه-فازه وارد می کند، به تعمیم تئوری vccpt در شبکه های سه فازه پرداخته است. در پایان نشان داده شده است که توان راکتیو تئوری آکاگی و بردار توان غیراکتیو تئوری جامع توان در شبکه های سه فازه دو مفهوم ریاضی بوده و تعابیر فیزیکی آن ها تنها در شرایط سینوسی و متعادل شبکه برقرار است.

در این تحقیق به کنترل و مدلسازی(در حالت دینامیکی و شرایط پایدار) برای سه سیستم خورشیدی مجزا بر اساس سه ساختار مبدل منبع ولتاژ ، مبدل منبع امپدانس و مبدل منبع جریان پرداخته ایم. نوآوری که در این تحقیق انجام شده شامل : - استفاده تئوری کمتر شناخته شده fbd به جای تئوری pq لحظه ایست که تا به حال در سیستم های خورشیدی به کار گرفته نشده است. - ارائه دادن روشی برای کنترل مبدل منبع امپدانس در طول شب که آرایه های خورشیدی توانایی تامین توان ندارند. - ارائه دادن استراتژی کنترلی برای استفاده از یک مبدل منبع جریان به منظور تامین همزمان توان اکتیو و راکتیو در یک سیستم خورشیدی یکپارچه. در فصول انتهایی با شبیه سازی های انجام شده در محیط simulink برنامه matlab ، صحت تئوری های کنترلی نشان داده شده است.

در این تحقیق به بررسی مبدل چند سطحی نامتقارن آبشاری پرداخته می شود که سوئیچ های استفاده شده در آن کاهش می یابد. همچنین کاربرد آن به عنوان statcom مورد مطالعه قرار می گیرد. بر این اساس ابتدا انواع متداول مبدل های چند سطحی و روش های کنترل آن ها معرفی می گردد و در ادامه روش های مرسوم کنترل statcom بیان شده و مورد تحقیق قرار می گیرند. پس از آن مبدل چند سطحی نامتقارن آبشاری معرفی شده، روش مدولاسیون آن بررسی و مزایای این مبدل در مقابل مبدل چند سطحی متقارن ذکر می شود. تعداد سطوح ولتاژ خروجی در یک مبدل متقارن با 12 عدد سوئیچ الکترونیک قدرت، برابر 7 می باشد. در حالیکه ولتاژ خروجی مبدل نامتقارن که در این پایان نامه مورد استفاده قرار می گیرد، دارای 15 سطح خروجی می باشد. این افزایش تعداد سطوح ولتاژ خروجی ضمن ثابت ماندن کمیت المان های الکترونیک قدرت، سبب مزایایی نظیر بهبود کیفیت جریان خروجی مبدل، کاهش تلفات هدایتی سوئیچ ها و کاهش هزینه و حجم فیلتر خروجی مبدل می گردد. روش مدولاسیون مبدل نامتقارن پیشنهادی بر پایه تامین دو هدف اصلی قرار دارد. هدف اول تولید سطح ولتاژ مطلوب در خروجی مبدل است که با توجه به الگوریتم کنترلی statcom تعیین می شود. هدف دوم تنظیم ولتاژ یکایک خازن های موجود در هر طبقه از هر فاز مبدل است که این امر با توجه به افزونگی موجود در سوئیچینگ مبدل چند سطحی نامتقارن انجام می پذیرد. در انتها یک سیستم قدرت به همراه مبدل چند سطحی نامتقارن به عنوان statcom مورد شبیه سازی قرار می گیرد. سیستم کنترل آن با استفاده از روش کنترلی متغیرهای جداشده برای کنترل توان مبادله شده و روش دوگانه ای برای کنترل ولتاژ خازن ها پیشنهاد شده و مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از این شبیه سازی با نتایج حاصل از به کارگیری یک مبدل متقارن در چندین سناریو تامین توان راکتیو برای بارهای گوناگون، مقایسه شده و صحت مزایای ذکر شده مورد تایید قرار می گیرد.

یکی از چالشهای بهره برداری از شبکه قدرت مخصوصاً شبکه توزیع، بالانس نبودن بار فازها در شبکه می باشد که در افزایش تلفات و آسیب دیدن شبکه قدرت نقش اساسی دارد. در واقع امروزه میزان عدم تعادل بار به عنوان یکی از شاخص های کیفیت انرژی الکتریکی مطرح می باشد. علت اساسی پیدایش مشکل عدم تعادل بار توزیع ناهمگون و غیر یکنواخت مشترکین تکفاز بین فازهای مختلف و رفتار تصادفی و غیر همزمان آن¬ها می باشد، به گونه ای که حتی با توزیع یکنواخت مشترکین، مشکل عدم تعادل، باز هم ظاهر می گردد. برای اصلاح عدم تعادل بطور سنتی از روش جابجایی مشترکین بر روی فازها استفاده می شود. در شبکه های توزیع نامتعادلی بار دارای ماهیتی دینامیکی و متغیر با زمان می باشد. بنابراین برای متعادل سازی باید روشی را بکار برد که بتواند با توجه به تغییرات بار در طی روز، در هر لحظه عدم تعادل بار را تشخیص داده و آن را تا حد مطلوبی کاهش دهد. یکی از دستاوردهای شبکه هوشمند بهره برداری بهینه از تجهیزات و شبکه قدرت می باشد که سبب کاهش تلفات فنی و طولانی تر شدن عمر تجهیزات می شود. به منظور دستیابی به این هدف استفاده از کنتورهای و کلیدهای هوشمند که تحت مدیریت واحدی در پست توزیع و سیستم های بالادستی می باشند، ضروری است. این واحد بر وضعیت بالانس بار شبکه نظارت می کند و در صورتی که بالانس بار شبکه در اثر ارسال فرامین قطع و وصل یا تغییر رفتار مصرف مشترکین دستخوش تغییرات گردد، این تغییر توسط کنتورهای هوشمند تشخیص داده می شود و واحد مذکور از طریق مانورهای تعریف شده و ارسال فرامین و سیگنالهای لازم به مشترکین جهت کاهش یا افزایش مصرف، بار مصرفی شبکه را بالانس می نماید. در این پایان¬نامه برای اصلاح و متعادل سازی وضعیت نامتعادلی بار یک فیدر، استفاده از ارسال فرامین به کمپرسورهای کولر گازی به منظور کاهش جزئی از مصرف برای متادل سازی مصرف فازها استفاده شده¬است. انتخاب این مشترکین با استفاده از سناریوهای از قبل تعیین شده و با در نظر گرفتن حد دمایی مشترکین صورت می¬پذیرد. در این راستا داده های واقعی جمع آوری شده از یک منطقه نمونه بمنظور تایید روش ارائه شده بکار گرفته می¬شود. نتایج حاصل از اعمال داده¬ها به روش کنترل ac نشان می¬دهد که در عمل امکان متعادل سازی با تعمیم روش به دیگر عوامل نیز می¬تواند در هرچه متعادل کردن فازها بسیار موثر باشد.

در دنیای صنعتی امروز مبدل¬های الکترونیک قدرت نقش مهمی را برعهده گرفته¬اند. عملکرد این مبدل ها همواره از دو دیدگاه فنی و اقتصادی مورد ارزیابی قرار می¬گیرد. از نظر اقتصادی می¬بایست از کمترین هزینه ساخت و بهره¬برداری و از نظر فنی می¬بایست از کنترل پذیری و قابلیت اطمینان بالا برخوردار بوده و کیفیت ولتاژ و جریان آنها در حد مطلوبی قرار داشته باشد. در میان مبدل¬های شناخته شده برای تبدیل ولتاژ dc به ac و از نوع افزاینده، ساختارهای مختلف با ویژگی¬های فنی و اقتصادی متفاوتی ارائه شده است به نحوی که بعضی از نظر اقتصادی و بعضی دیگر از نظر عملکردی و قابلیت اطمینان در حد قابل توجهی قرار دارند. اما مشکل اصلی این است که مجموع این دو ویژگی تقریبا در هیچ کدام از این مبدل¬ها وجود ندارد چراکه برای کاهش هزینه¬ها و داشتن عملکرد مطمئن¬تر می¬بایست مراحل تبدیل سطح ولتاژ و تغییر فرم از dc به ac همزمان در یک مرحله صورت گیرد و این کار معمولا با دو ایراد اساسی مواجه است؛ یکی نبود یک مدولاسیون کارآمد و دیگری وجود هارمونیک¬های بزرگ از نوع مرتبه پایین در ولتاژ خروجی است. لذا اهداف اصلی در این رساله عبارتند از: 1- انتخاب یک مبدل تک مرحله¬ای از نوع dc/ac با قابلیت افزایش همزمان دامنه (به عنوان دشوارترین نمونه از نظر کنترل و هارمونیک¬های تولیدی). 2- ارائه یک روش مدولاسیون مبتنی بر رفتار مبدل¬های منبع ولتاژی و بهینه¬سازی آن برای مبدل¬ پیشنهادی. 3- بررسی مقادیر هارمونیک¬های خروجی در مبدل پیشنهادی و ارائه راهکار برای جبرانسازی آنها. به منظور دست یافتن به روش مدولاسیون مبتنی بر منبع ولتاژ، از تحلیل مبدل¬های dc/dc بصورت تفاضلی و استخراج یک مقدار offset ثابت استفاده شده است. همچنین برای بهبود عملکرد مبدل، روشی برای بهینه نمودن مقدار offset ارائه شده است که برای همه انواع مبدل¬های dc/ac سه فاز، اعم از buck و boost و مشتقات آنها قابل استفاده می¬باشد. به منظور جبرانسازی هارمونیک¬های مرتبه پایین نیز الگوریتمی مبتنی بر استفاده از یک نوع ابزار یادگیری ماشینی با عنوان support vector regression ارائه شده است. هدف از ارائه الگوریتم جبرانسازی، اصلاح عرض پالس¬های محاسبه شده توسط روش¬های مدولاسیونی است که در ابتدا معرفی شدند. در این رساله صحت نتایج مربوط به عملکرد روش¬های مدولاسیون و جبرانسازی پیشنهادی، علاوه بر شبیه سازی توسط پیاده سازی واقعی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است.

یکی از مهم ترین جوانب فنی در جهت ایجاد شبکه های فعال، توانایی درک، تحلیل و استفاده از داده ها است که جمع آوری آن ها به منظور تحقق و برنامه ریزی این گونه شبکه ها اجتناب ناپذیر می باشد. تولید و مصرف در شبکه های فعال دارای مولفه های جدیدی است که در شبکه های غیرفعال موجود نبوده و یا در مقیاس بسیار کمتر مورد توجه قرار گرفته است. مهم ترین مولفه های قابل بررسی، سطوح نفوذ بالای تولید پراکنده تجدیدپذیر، انرژی های بادی و فتوولتائیک در سمت تولید و بارهای تصادفی در سمت مصرف می باشند. وجود چنین مولفه هایی در مقیاس بالا، عدم قطعیت قابل توجهی را در مسئله بهینه سازی طراحی شبکه های فعال موجب می¬گردد. دلیل این امر با توجه به تغییر پذیری بالای منابع پراکنده و بارهای تصادفی کاملا مشهود است. به عنوان نمونه، استفاده از انرژی های بادی و خورشیدی به طور متصل و منفصل از شبکه مستلزم مطالعات مربوط به عدم قطعیت حاصل از تغییر پذیری آن ها دارد و حتی به منظور طراحی سیستم های ذخیره کننده انرژی و یا تخصیص ظرفیت تولید تصادفی به مدل سازی و تحلیل مناسبی از عدم قطعیت آن ها در شبکه نیاز داریم. از طرف دیگر، پراکندگی تولید نیز بصورت اثرات تجمعی واحد های متعدد بایستی در نظر گرفته شود. با توجه به موارد مذکور، هدف اصلی رساله حاضر تحلیل و مدل سازی عدم قطعیت از نوع سری زمانی به منظور استفاده در فرآیند طراحی شبکه های توزیع فعال می باشد. مدل سازی نوینی از عدم قطعیت ناشی از تغییرپذیری تولید بادی، تولید خورشیدی و بار شبکه به منظور ایجاد امکان شبیه سازی بسیار دقیق رفتار آن ها ارائه شده است. همچنین، روش بهینه سازی مبتنی بر مدل در کاربرد طراحی شبکه فعال توسعه داده شده است که از مدل ارائه شده بهره می گیرد و پاسخ بهینه حاصله از آن در مقابل عدم قطعیت مقاوم است. به منظور نشان دادن اهمیت کاربردی، سنجش اعتبار و مقایسه مدل پیشنهادی با مدل های موجود، مطالعات متعددی در مورد شبکه های حاوی ذخیره ساز ارائه شده است.

در رساله حاضر یک الگوریتم جامع مدل سازی بار خودروهای برقی ارائه می شود به گونه ای که امکان استفاده از آن در شرایط مختلف مهیا بوده و می توان آن را به صورت مشخص جهت اعمال هر گونه پیش شرطی بسط و توسعه داد. خودروها به عنوان بارهایی با عدم قطعیت بالا در نظر گرفته می شوند که جهت مدل نمودن آن ها از روابط اتفاقی مبتنی بر توابع چند متغیره احتمالاتی استفاده می شود. انتخاب چنین روشی جهت مدل نمودن نحوه همبستگی غیرخطی میان متغیرهای تصادفی مربوطه است که در نتیجه آن بتوان بردار نمونه های تصادفی مورد نیاز برای شبیه سازی مونت کارلو را با لحاظ نمودن ارتباط موجود میان متغیرها تولید نمود. روش پیشنهادی توانایی استخراج توزیع بار ساعتی خودروهای برقی را دارا می باشد تا بتوان از آن در اموری چون انجام پخش بار احتمالاتی، طراحی شبکه های توزیع و البته جایابی ایستگاه های شارژ خودروها استفاده نمود. در واقع جامعیت روش پیشنهادی به گونه ای است که خروجی آن تنها به کاربرد خاصی محدود نباشد و همچنین، به راحتی امکان توسعه آن جهت لحاظ نمودن هر شرایط جدیدی در فرایند مدل سازی ممکن باشد. در الگوریتم پیشنهادی برای اولین بار از یک روش تصمیم گیری احتمالاتی جهت تعیین وقوع و یا عدم وقوع شارژ روزانه خودروهای برقی استفاده می شود. روش فوق بر مبنای استخراج رفتار خودروهای احتراقی در انجام سوخت گیری دوباره بنا می گردد. اعمال این الگو تاثیر مستقیم بر خروجی مدلسازی دارد. همچنین، مبحث تعیین میزان صحیح سطح شارژ باتری خودروهای برقی در زمان خروج مورد بررسی دقیق قرار می گیرد که این موضوع تاکنون در هیچ مرجعی گزارش نشده است. خروجی مدلسازی بار انجام پذیرفته در یک مساله جایابی و تعیین ظرفیت ایستگاه شارژ خودروها در یک شبکه توزیع مورد استفاده قرار می گیرد تا قابلیت آن در مسائل طراحی شبکه به نمایش گذاشته شود. شبکه فوق سیستمی اکتیو شامل منابع انرژی های نو می باشد که جهت لحاظ نمودن عدم قطعیت های هم زمان بار خودروها و تولید منابع فوق در مسئله جایابی، از بهینه سازی مقاوم اتفاقی بهره گرفته می شود.

امروزه سیستم¬های انرژی تجدیدپذیر بر اساس تقاضاهای زیست محیطی مورد استفاده گسترده قرار گرفته¬اند. بدلیل طبیعت پراکنده این نوع سیستم¬های انرژی، به صورت واحدهای تولید پراکنده مورد استفاده قرار می¬گیرند. از طرفی بیشتر منابع قدرت تجدیدپذیر ذاتاً منابع dc هستند، مانند سلول¬های خورشیدی، پیل سوختی و یا با سیستم dc هماهنگی بیشتری دارند. پیشرفت¬ها و گرایش¬های اخیر در مصرف توان الکتریکی به¬وضوح افزایش استفاده از ولتاژ dc را در مصرف¬کنندگان شبکه برق نشان می¬دهد. کامپیوترها، تلویزیون¬ها و سایر دستگاه¬های الکترونیکی از ولتاژ dc سطح پایین استفاده می¬کنند، که از یک رکتیفایر تکفاز و یک رگولاتور ولتاژ dc به سطح ولتاژ مورد نظر می¬رسند. از طرفی در درایوهای ac مانند موتورهای القائی، توربین¬های بادی سرعت متغیر و میکروتوربین¬های گاز طبیعی، دو مرحله تبدیل از ac به dc و بالعکس اتفاق می¬افتد. با استفاده از سیستم توزیع dc می¬توانیم از یک مرحله تبدیل در تمام این موارد صرف¬نظر کنیم و علاوه بر کاهش تلفات به قابلیت اعتماد بالاتری دست پیدا کنیم. مزیت دیگر استفاده از سیستم dc استفاده از ذخیره¬کننده¬های انرژی مانند باتری به عنوان پشتیبان می¬باشد، به¬طوریکه در سیستم¬های ac امروزی هیچگونه ذخیره¬کننده انرژی مرکزی وجود ندارد، زیرا باتری ذاتاً dc است. همچنین در مورد بارهای حساس، بیمارستان¬ها و ... که امروزه از ups به عنوان پشتیبان برای جلوگیری از قطع برق استفاده می شود، سیستم dc با استفاده از باتری و حذف یک مرحله تبدیل ups هزینه را به صورت چشم¬گیری کاهش می¬دهد و در عین حال کیفیت را بالاتر می¬برد. هدف اصلی این پایان¬نامه، تحلیل سیستم توزیع dc و شبیه¬سازی یک سیستم توزیع dc جامع نمونه به منظور کنترل ولتاژ و برقراری تعادل توان اکتیو در شبکه می¬باشد. از طرفی سیستم کنترلی در حالات دینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته و نشان داده شده است که شبکه شبیه¬سازی شده در برابر خطا، تحمل پذیر می¬باشد. موضوع ورود و خروج منابع قدرت جدید، به شبکه بررسی شده و نتایج گزارش شده¬اند.

در این پایان نامه ابتدا در مورد برخی از مهمترین اغتشاش¬های کیفیت توان بحث شده است و کمبود ولتاژ به عنوان یکی از شایع¬ترین تغییرات کوتاه مدت ولتاژ که در شبکه¬های توزیع نیز رخ می¬دهد مورد بررسی قرار گرفته است. پس از آن مهمترین دلایل وقوع کمبود ولتاژ و اثرات ناشی از آن بیان گردیده است و در میان روش¬های مختلف برای مقابله با این مشکل کیفیت توان، استفاده از بازساز دینامیکی ولتاژ در سطح ولتاژ توزیع به عنوان موثرترین راه حل انتخاب شده است. سپس در مورد ساختار و اجزای تشکیل دهنده بازساز دینامیکی ولتاژ، نحوه اتصال آن به شبکه فشار ضعیف و چگونگی عملکرد آن مطالبی عنوان شده است و ساختارهای مختلف این جبران¬ساز مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است و پس از توضیح در مورد رهیافت¬های کنترلی مختلف بازساز دینامیکی ولتاژ، در نهایت رهیافت کنترلی بهینه انتخاب شده و مورد شبیه¬سازی قرار گرفته است. سپس در مورد اصول کار سلول و سیستم¬های خورشیدی و نحوه کنترل آنها به منظور استخراج حداکثر توان قابل دسترس آرایه خورشیدی مطالبی بیان شده و روش¬های کنترلی مختلف با یکدیگر مقایسه گردیده است. در بخش¬های بعدی، بازساز دینامیکی ولتاژ در دو حالت، با تغذیه مستقل سیستم خورشیدی و با تغذیه وابسته به شبکه از سمت بار شبیه¬سازی شده و نتایج حاصل از این دو ساختار با یکدیگر مقایسه گردیده است و بعد از آن برخی از مهمترین دلایل استفاده از وارون¬ساز افزایشی به جای مبدل¬های افزایشی متداول بیان گردیده و ساختار، چگونگی انجام کلیدزنی و نحوه عملکرد این وارون¬ساز مورد بررسی قرار گرفته و روش¬های کنترلی مختلف آن به تفصیل بیان شده و مقایسه گردیده است. سپس روش کنترلی پیشنهادی به منظور عملکرد مناسب وارون¬ساز افزایشی در ساختار بازساز دینامیکی ولتاژ در حین کمبود ولتاژ توضیح داده شده و ساختار این جبران¬ساز به همراه وارون¬ساز افزایشی و تغذیه مستقل سیستم خورشیدی در محیط نرم افزار simulink/matlab مورد شبیه¬سازی قرار گرفته و نتایج حاصل از آن با نتایج بدست آمده از ساختارهای سنتی این جبران¬ساز مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفته است.

در چند دهه گذشته کاربرد مبدل¬های الکترونیک قدرت رشد چشمگیری داشته است. مبدل¬های چندسطحی مدولار (mmc) دارای ویژگی¬های منحصر به فردی است که در بین دیگر ساختارهای مبدل¬های توان متوسط و بالا، جایگاه ویژه ای بخصوص در کاربردهای hvdc و facts پیدا کرده است. از جمله ویژگی¬های مبدل¬های mmc می¬توان به مدولاریتی ، مقیاس پذیری و عدم وجود لینک dc ولتاژ بالا اشاره کرد. این مبدل ها بر اساس ولتاژ لینک dc به دو دسته مبدل¬های متقارن و نامتقارن تقسیم می¬شوند. مبدل¬های متقارن مبتنی بر مدول¬های یکسان با ولتاژهای لینک dc برابر و مبدل¬های نامتقارن مبتنی بر مدول¬هایی با ولتاژ dc متفاوت می¬باشند. مبدل¬های چند سطحی نامتقارن یک قدم رو به جلو هستند. مزیت مبدل نامتقارن نسبت به متقارن، امکان ایجاد سطوح ولتاژ بیشتر در خروجی با تعداد مدول¬های یکسان است. همچنین این مبدل¬ها نسبت به مبدل¬های متقارن با تعداد سطوح برابر ولتاژ، انتشار هارمونیک کمتری در جریان¬های خروجی به دلیل تعداد مدول¬های کمتر دارند. البته کنترل این نوع مبدل¬ها پیچیدگی بیشتری دارد. در این پایان¬نامه یک ساختار جدید مدولار نامتقارن تشریح شده است. در این ساختار مدول های ساده نیم پل با یکدیگر سری و هر کدام از این مدول¬ها از یک خازن(لینک dc) و دو کلید تشکیل شده¬اند. ولتاژ لینک dc این مدول¬ها با یکدیگر متفاوت است. روش مدولاسیون و کنترل این مبدل مورد بررسی قرار گرفته و بدین منظور از نرم¬افزارmatlab/simulink استفاده شده است. در قدم بعدی با تحلیل و شبیه¬سازی مبدل نامتقارن، وجود جریان گردشی به عنوان یک چالش¬ بسیار مهم برای این نوع مبدل¬ به¬طور کامل مورد بحث قرار گرفته است .یک تحلیل عددی برای جریان گردشی ارائه شده و به دنبال آن روشی مناسب برای کنترل و کاهش جریان گردشی معرفی شده است. در نهایت یک الگوریتم جامع و نوآورانه برای نحوه انتخاب ولتاژ خازن های لینک dc مبدل نامتقارن ارائه گردیده است.

در سال های اخیر با توجه به مشکلات متعدد زیست محیطی و همچنین بحران های انرژی توجه ویژه ای به گسترش استفاده از منابع انرژی های نو چون بادی و خورشیدی صورت پذیرفته است. اگر چه این بهره گیری از منابع فوق پدیده ای مثبت قلمداد می شود ضروریست اثرات منفی و گاهی مخرب آنها بر بارهای حساس موجود در شبکه مدنظر قرار گیرد. در کنار مشکل فوق مساله بروز قطعی و فروافتادگی ولتاژ همواره تغذیه بارهای حساس شبکه را تحت تاثیر قرار می دهند. پیشرفت های اخیر در حوزه ادوات الکترونیک قدرت زمینه ارائه راه حل های نوینی را در جهت حذف مشکلات ولتاژ شبکه پدید آورده است. یکی از این موارد استفاده از بازیاب دینامیکی ولتاژ (dvr) است. در این پایان نامه مدلسازی بررسی عملکرد و همچنین طراحی مدار کنترل یک سیستم dvr مدنظر قرار گرفته است که در آن تغذیه لینک dc از طریق یک منبع انرژی نو انجام می پذیرد. این ساختار از طریق افزایش آزادی عملکرد تجهیز امکان تنظیم بهتر ولتاژ بارهای حساس را سبب می شود.

بارهای غیر خطی و مبدل های فرکانسی پیشرفته طیف وسیعی از هارمونیک ها و هارمونیک های میانی تولید می کنند. این عناصر هارمونیکی تاثیرات بدی بر روی طیف فرکانسی و دامنه شکل موج های ولتاژ و جریان دارند. از این رو شناسایی هارمونیک ها و هارمونیک های میانی و حذف آن ها مطرح می شود. با توجه به این که عناصر هارمونیک میانی ضرایب غیر صحیح از فرکانس اصلی می باشند، در شناسایی دقیق آن ها مشکلاتی وجود دارد. روش های بسیاری برای شناسایی هارمونیک های میانی وجود دارند که این روش ها به سه بخش تحلیل دینامیکی تطبیقی، پارامتری و مبتنی بر fft تقسیم می شوند. دقت روش های مبتنی بر fft تحت تأثیر تفکیک پذیری فرکانسی و اثر نشتی در برابر انحرافات فرکانس اصلی کاهش می یابد. اما این روش ها بازده محاسباتی بالایی دارند. روش های پارامتری به علت تحت تأثیر قرار نگرفتن تفکیک پذیری فرکانسی و اثر نشت طیفی دقیق می باشند ولی حجم محاسبات بالایی دارد. یکی از روش پارامتری پرونی است که با کاهش حجم محاسبات، این روش قابلیت استفاده در محاسبات بلادرنگ آنلاین را خواهد داشت. در این پروژه روش تخمین پارامترهای پرونی در جهت کاهش حجم محاسبات پیشنهاد می شود و دو روش کاپیولا و شبکه عصبی برای تخمین پارامترهای پرونی مورد بررسی قرار می گیرد. هارمونیک ها و هارمونیک میانی یک سیگنال عددی با استفاده از دو روش معرفی شده فوق تخمین زده می شود. سپس یک مبدل ac-dc-ac که یک موتور آسنکرون سه فاز را تغذیه می کند در محیط سیمولینک متلب شبیه سازی شده و هارمونیک ها و هارمونیک های میانی جریان ورودی و خروجی مبدل با استفاده از سه روش fft، پرونی و پیشنهادی تخمین زده می شود و دقت نتایج حاصل از این سه روش با هم مقایسه می شود. در نهایت نتیجه گیری و پیشنهادها ارائه می گردد.

با افزایش توان مزارع بادی فراساحلی و فاصله ی آن ها تا ساحل، استفاده از فناوری انتقال dc به لحاظ اقتصادی و فنی با صرفه تراز انتقال ac می گردد.در این پایان نامه راه های مختلف انتقال dc مزارع بادی فراساحلی معرفی و مورد مقایسه قرار می گیرند و سپس روشی جدید برای انتقال توان dc مزارع بادی پیشنهاد می گردد. طرح پیشنهادی شامل چیدمان موازی ژنراتورهای سنکرون مرسوم با سیم پیچ تحریک، از طریق اتصال هر یک از آن ها به واسطه یک مبدل پشت به پشت می باشد که در نهایت به واسطه یک ترانسفورماتور قدرت افزاینده، به یک شبکه انتقال hvdc متصل می شوند. پاسخ دینامیکی و گذرای یک واحد تولیدی از این مجموعه در قالب یک سیستم تحت کنترل ارزیابی می شود. برای این منظور ساختار کنترل برداری در دستگاه مرجع استاتور برای اعمال استراتژی های تولید حداکثر توان در ژنراتور های سنکرون، طراحی و اجرا می شود. در سمت شبکه نیز کنترل برداری بر پایه دستگاه مرجع ولتاژ اعمال گردید که به واسطه آن ولتاژ لینک dc در مقدار مرجع خود تثبیت شد و توان راکتیو تولیدی نیز در مقدار صفر تحت کنترل قرار گرفت. از طرف دیگر، تغذیه سیم پیچ تحریک نیز به واسطه یک مبدل الکترونیک قدرت، از لینک dc مبدل پشت به پشتتامین گردید.آن گونه که در نتایج شبیه سازی نشان داده شد، استفاده از روش کنترلی مناسب می تواند نقش قابل توجه ای در کیفیت هارمونیکی شبکه بازی کند. همچنین در بخش ژنراتور، کنترل کننده نقش زیادی در ریپل گشتاور و توان می تواند داشته باشد که خود تاثیر مستقیمی بر روی تنش های مکانیکی وارد به شفت ماشین خواهد داشت. نتایج عملکرد مناسب سیستم را به خوبی نشان می دهند.

رساله حاضر سعی دارد پس از مرور تعاریف و مفاهیم مربوط به جبرانسازی توان الکتریکی به بررسی روشهای جبرانسازی توان غیرحقیقی بپردازد و با بیان نکات مثبت و منفی هر یک، رهکار جدیدی برای برطرف کردن قسمتی از مشکلات موجود بر سر راه جبرانسازی مطلوب ارائه نماید. روش پیشنهادی بر روی کمیتها در حوزه زمان عمل می کند و مستقیما کمیات فازهای را در نظر می گیرد در نتیجه از بکارگیری فیلترها و تبدیل و تبدیل معکوس به سایر مراجع مختصات (مثلا abo) پرهیز می کند و بدینصورت در هزینه و زمان پردازش صرفه جویی می کند. این پایان نامه شامل پنج بخش اصلی می باشد: در فصل اول سعی شده است تا تعاریف و مفاهیم اساسی و روشهای مختلف پیشنهاد شده برای جبرانسازی توان غیرحقیقی بطور مختصر مورد بحث و بررسی قرار گیرد.در فصل دوم روش جبرانسازی پیشنهادی، با ذکر جزئیات ارائه می شود. در این روش جریانها را بر اساس نسبت ولتاژهای متناظر تغییر می دهیم به گونه ای که توان غیرحقیقی حذف شود و در عین حال توان حقیقی بدون تغییر باقی بماند. در فصل سوم شامل نتایج شبیه سازی های متعدد برای بررسی کارایی روش ارائه شده در شرایط مختلف میباشد.

کاربرد فیلترهای اکتیو موازی برای جبران سازی بارهای غیرخطی با محدودیت هایی همراه است. دسته ای از این محدودیت ها مربوط به ساختار فیلتر و استراتژی های تعیین سیگنال مرجع می شود و دسته دیگر ناشی از شرایط غیرایده آل بار و منبع است. در این راستا، طرح های متعددی تاکنون به منظور حذف این مشکلات ارائه شده است. در این پژوهش ضمن بررسی و ارزیابی روش های پیشنهاد شده در مقالات علمی معتبر، روش کنترلی جدیدی معرفی شده است که با فرض ایده آل بودن فرکانس شبکه در مقدار نامی خود، قابلیت جبران-سازی تحت شرایط متنوعی از شبکه و بار را دارا می باشد. ایده اصلی این طرح بر اساس روش های حوزه فرکانس می باشد و در آن جریان بار بصورت لحظه ای نمونه برداری و فرکانس پایه آن استخراج می گردد و به همین دلیل این روش به نام حلقه قفل شده فرکانس پایه نام گذاری شده است. مزیت عمده این روش نسبت به روش های متداول تعیین سیگنال مرجع در حوزه فرکانس، تمییز آنی فرکانس پایه سیگنال ورودی است. بعبارت دیگر تأخیر یک تا دو پریودی تعیین سیگنال مرجع در روش های حوزه فرکانس، به کمک طرح معرفی شده در این پژوهش به صورت لحظه ای درآمده است. از دیگر مزایای این طرح می توان به قابلیت کاربرد در سیستم های تک فاز و سه فاز اشاره کرد که از این حیث نسبت به روش های مرسوم و رایج در حوزه زمان برتری دارد. در ادامه به منظور افزایش توانایی فیلتر اکتیو موازی در حذف اغتشاشات و نامتعادلی از جریان بار در سیستم های سه فاز، تئوری جامع حلقه قفل شده فرکانس پایه معرفی شده است که ترکیبی از روش های حوزه زمان و حوزه فرکانس می باشد. در بخش کنترل کننده جریانی، به منظور مطابقت جریان خروجیِ اینورتر با جریان مرجع، روش جدیدی با نام کنترل کننده جریانی حلقه قفل شده فرکانس انتخابی بر پایه محاسبات حوزه فرکانس معرفی شده است که ویژگی برجسته آن حذف هارمونیک های انتخابیِ مورد نظر طراح می باشد که از این حیث عملکرد این روش را شبیه به کنترل کننده های رزونانسی کرده است. حجم محاسبات محدود از دیگر مزایای برتر این روش محسوب می گردد. نتایج شبیه سازی مربوط به چگونگی عملکرد فیلتر اکتیو موازی به کمک نرم افزار matlab، تأییدی بر صحت عملکرد سیستم پیشنهادی می باشد

در این پایان نامه در زمینه کاهش عدم تعادل در ریزشبکه های جزیره ای شامل منابع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر کار شده است. در حالت عملکرد جزیره ای، منابع تولید پراکنده مسئول حفظ شاخص-های کیفیت توان ریزشبکه هستند. با توجه به حضور بارهای تک فاز و توزیع نامتعادل آن ها، عدم تعادل ولتاژ به عنوان یک چالش در ریزشبکه ها مطرح می شود. این پدیده دارای اثرات نامطلوب و شدید بر ماشین های الکتریکی و مبدل های الکترونیک قدرت می باشد. بنابراین لازم است روش هایی با هدف جبران سازی عدم تعادل در طراحی سیستم کنترل منابع تولید پراکنده مدنظر قرار گیرد. علاوه بر این، بارهای تک فاز نامتعادل در سطح توزیع به طور مکرر به شبکه وارد یا از آن خارج می شوند. از آن جایی که ریزشبکه های مبتنی بر اینورتر، ساختاری غیرخطی دارند، کنترل کننده های خطی فقط حول نقطه کار معینی قادر به جبران سازی عدم تعادل هستند. این در حالی است که با ورود و خروج بارهای مختلف نقطه کار سیستم تغییر می کند. در صورتی که از کنترل کننده خطی برای سیستم غیرخطی استفاده شود، تغییر نقطه کار باعث کند شدن دینامیک سیستم و در نهایت ناپایداری سیستم می شود. در این پایان نامه، از منابع تولید پراکنده برای کاهش عدم تعادل ریزشبکه استفاده شده است. با کنترل مناسب اینورترهای واسط این منابع می توان عدم تعادل ولتاژها در ریزشبکه را به مقدار قابل توجهی کاهش داد. از آن جایی که ریزشبکه های مبتنی بر اینورتر ساختاری غیرخطی دارند، استفاده از کنترل کننده ip خود تنظیم فازی به عنوان یک کنترل کننده غیرخطی هوشمند برای جبران سازی عدم تعادل ولتاژ، باعث بوجود آمدن امکان جبران سازی در شرایط تغییر بارهای ریزشبکه می شود. در این راستا پس از استخراج توالی های مثبت و منفی ولتاژ در قاب مرجع ساکن، محاسبه ضریب عدم تعادل ولتاژ محاسبه شده است. سپس با استفاده از کنترل کننده pi خود تنظیم فازی سیگنال مناسب برای اصلاح مرجع ولتاژ تولید شده است. در انتها عملکرد صحیح ساختار با شبیه سازی در نرم افزار simulink-matlab بررسی شده است. در شبیه سازی مورد اول، عدم تعادل از حدود 2/5 درصد در محل dg به 0/5 درصد رسیده است. در شبیه سازی مورد دوم نیز، عدم تعادل از حدود 4 درصد به مقدار مرجع 0/5 درصد رسانده شده است. علاوه بر این، عدم تعادل در محل بار نامتعادل در شبیه-سازی مورد اول و دوم به ترتیب به 0/65 درصد و 0/8 رسیده است.

در این پایان نامه، مسئله تشخیص ناحیه خطا در رله دیستانس وقتی خطوط انتقال نیرو، مجهز به جبران ساز انعطاف پذیر سری باشند، مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل وجود ادوات facts در خطوط انتقال، امپدانس خطوط در زمان وقوع خطا متغیر می باشد و این امر سبب می شود رله های دیستانس نتوانند عملکرد مناسبی در تشخیص ناحیه خطا داشته باشند. میزان این تغییر وابسته به مقدار پارامترهایی است که در تنظیم جبرانسازها لحاظ گشته است. برای حل مشکلی که این جبران سازها برای ناحیه های رله دیستانس به وجود می آورند دو ابزار برای تحلیل و تفکیک جریان های سه فاز دیده شده توسط رله در لحظه خطا بکار برده شده است. تبدیل موجک برای تفکیک فرکانس های بالای سیگنال های جریان سه فاز بکار برده شده است. از ماشین بردار پشتیبان (با استفاده از روش های چند کلاسه کردن این روش) برای کلاسه بندی کردن مکان خطا در 3 ناحیه حفاظتی رله استفاده شده است. همچنین برای بررسی اثر مکان tcsc در ناحیه های رله، دو مکان برای آن، یکی در 50 درصد طول خط و دیگری در 75 درصد طول خط در نظر گرفته شد و هر یک به ترتیب با عناوین مسئله 1 و مسئله 2 به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از عملکرد مناسب روش پیشنهادی در این پایان نامه می باشد.

امروزه بحث کنترل و مانیتورینگ سیستم یکی از مهترین بحث ها در شبکه ی قدرت می باشد که برای طراحی ادوات کنترلی به دانستن دقیق وضعیت شبکه ی قدرت نیازمندیم. با دانستن وضعیت شبکه در هر لحظه میتوان از تغییرات ولتاژ، جریان، فرکانس مطلع بود و میتوان با عملکردی مناسب از خارج شدن این پارامترها از حول نقطه ی کاری جلو گیری کرد. یکی از پارامترهایی که باید تشخیص داده شود فرکانس شبکه می باشد که در این پایان نامه به آن پرداخته می شود.

چکیده: در سالیان اخیر روش های مختلفی برای مدیریت بار مصرف کننده و همچنین مدل سازی آنها ارائه شده است. اما روش های پیشنهاد شده اغلب برای کنترل بار در زمان مصرف است. با توجه به پیشرفت سریع شبکه های هوشمند و همچنین هزینه های بسیار زیاد مجهز نمودن این شبکه به دنبال ارائه روشی هستیم تا برنامه مدیریت مصرف با صرف هزینه کمتری و با حفظ پتانسیل تعریف شده برای شبکه هوشمند اهداف مورد نظر مصرف کننده و بهره بردار شبکه را برآورده سازد. در این رساله بارهای مصرف کننده خانگی به سه دسته تقسیم می شوند (بارهای انعطاف پذیر، بارهای وابسته به دما و بارهای دارای عدم قطعیت مصرف)، بارهای تقسیم شده با استفاده از از توابع کاپیولا مدل می گردند که مدل بدست آمده برای حل تابع هدف به منظور برنامه ریزی پاسخ گویی بار در روز بعد بسیار مناسب می باشد. همچنین در این گزارش استراتژی هایی از دید جمع کننده و مصرف کننده با توجه به مدل معرفی شده برای بارها توسط تابع کاپیولا ارائه شده است. به نحوی که با استفاده از استراتژی های پیشنهاد شده برنامه مصرف بارهای انعطاف پذیر در روز بعد مشخص می-گردد. برای حل تابع هدف پیشنهادی از نرم افزار گمز استفاده شده است، تابع هدف به صورت تصادفی و با سناریوهای تعریف شده توسط مدل بدست آمده از تابع کاپیولا حل می گردد. برای صحت سنجی مدل و استراتژی های پیشنهاد شده 100 مشترک که در برنامه ریزی مصرف روز بعد شرکت می کنند در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دهنده آن است که با استفاده از روش پیشنهادی می توان با صرف هزینه کمتری نه تنها پروفیل بار را مسطح تر نمود بلکه هزینه مصرف کننده و همچنین هزینه بهره بردار یا جمع کننده را کاهش داد.

به تازگی دسته جدیدی از مبدل های چندسطحی با عنوان مبدل های کاهش ساختار یافته با هدف دستیابی به یک واحد تبدیل انرژی فشرده و سازگاری با مفاهیمی از جمله تولید پراکنده و منابع انرژی تجدید پذیر، در مسیر تحقیق و توسعه قرار گرفته اند. در کنار معرفی ساختارها و آرایش های مختلف برای این گونه مبدل ها، کنترل و مدولاسیون آن ها نیز بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به توسعه روزافزون پردازنده های دیجیتال امروزی، روش کنترل پیش بین توانسته به عنوان یکی از روش های مورد توجه در مقالات و تحقیقات تبدیل گردد.

کاهش روز افزون سوخت های فسیلی، افزایش قیمت آن ها و ترس وابستگی شدید به کشورهای تولید کننده این دسته از منابع انرژی منجر به توجه محققین به منابع با دوام، ارزان و فراوان شده است. انرژی های تجدید پذیر به عنوان بهترین راه حل برای پاسخگویی به این نیاز معرفی شده اند که در این رابطه الکترونیک قدرت با فراهم آوری تجهیزات مختلف نقش یک واسط را برای دسترسی و استفاده انسان از این منابع بازی می کند. یکی از مهمترین ادوات الکترونیک قدرت که در بحث استفاده از انرژی های تجدید پذیر بسیار به کار گرفته می شود اینورتر است. اینورتر ها از مدت زمان اختراع آن ها تا به کنون دست خوش تغییرات و پیشرفت های شگرفی شده اند که یکی از این تغییرات عمده معرفی اینورتر های چند سطحی بوده است که دارای قابلیت های بسیار بالایی از جمله بهبود کیفیت ولتاژ خروجی و امکان استفاده از سوییچ های نیمه هادی با نرخ توان، ولتاژ و جریان پایین تر می باشد.