امروزه با توجه به کاهش منابع سوخت های فسیلی و همچنین افزایش قیمت آنها استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر برای تولید انرژی الکتریکی امری اجتناب ناپذیر است. انرژی های خورشیدی و بادی از جمله این انرژی ها می باشند که مزایای زیادی از جمله نداشتن هزینه سوخت و عدم آلایندگی را دارا می باشند. از منابع تولید پراکنده برای تامین انرژی مناطق دور افتاده که امکان استفاده از برق ارزان را ندارند و یا از لحاظ اقتصادی برق رسانی به آنها از سیستم توزیع بصرفه نیست استفاده می شود. آنتن های bts مخابرات سیار با توجه به سطح پوشش گسترده آنها یکی از بارهایی می باشد که تامین انرژی آنها از طریق شبکه سراسری مستلزم هزینه زیادی می باشد. همچنین در صورت وقوع سوانح طبیعی و یا جنگ ممکن است تغذیه این ایستگاه ها با مشکل مواجه شود. در این پایان نامه با توجه به بحث پدافند غیر عامل استفاده از اتصال موازی توربین بادی سایز کوچک، سلول خورشیدی و سیستم باتری برای تامین توان مصرفی یک سایت مخابرات سیار بصورت مجزا از شبکه توسط مبدل های الکترونیک قدرت بررسی می گردد. در ابتدا یک ساختار اینورتر چند سطحه متقارن و نامتقارن پیشنهاد می گردد که با استفاده از سلف های تزویج قادر به تولید تعداد سطوح ولتاژ خروجی بشتری نسبت به دیگر اینورترهای مرسوم می باشد. توان تولیدی سیستم هیبریدی از طریق یک باس dc توسط اینورتر پیشنهادی در اختیار بار (ایستگاه bts) قرار می گیرد. در بخش های بعدی اتصال منابع تولید پراکنده بصورت همزمان به بار و شبکه توان توسط اینورترهای چند خروجی- چند ورودی نه سوئیچه و شش سوئچه بررسی شده است. این ساختارها نسبت به سایر سیستم های واسط چند ورودی- چند خروجی از تعداد قطعات کمتری استفاده می کنند. نتایج شبیه سازی انجام گرفته با نرم افزار matlab / similink صحت عملکرد ساختارهای پیشنهادی را تایید می کند.

مروزه ماشین های آهنربای دائم جایگاه وسیعی در صنعت پیدا کرده اند که از بین آنها ماشین های آهنربای دائم از نوع شارمحوری از ساختارهای جدید و پرکاربرد این ماشین ها می باشند که در دهه های اخیر به خاطر گشتاور و راندمان بالا و حجم کم در مقایسه با ماشین های شارشعاعی مورد استفاده قرار گرفته اند. این ماشین ها دارای صدا ولرزش کمتری نسبت به ماشین های مرسوم(شعاعی محور)دارند. ماشین های شارمحوری آهنربای دائم (afpm)1 برخلاف ماشین های شارشعاعی دارای ساختارهای متنوعی می باشند، بنابراین برای انتخاب ساختار و طرح بهینه، مقایسه بین طرح های مختلف ماشین های شارمحوری با آهنربای دائم ضروری به نظر می رسد که در این پایان نامه ضمن معرفی ساختارهای مختلف، با هم مقایسه شده اند. با توجه به سیر صعودی استفاده از ماشین های شارمحور با آهنربای دائم در کاربردهای گوناگون، خصوصاً در کاربردهای که با محدودیت حجم مواجه هستند، بررسی محدودیت های طراحی این ماشین ها اهمیت ویژه ای پیدا می کنند. از جمله این ماشین ها، ژنراتورهای سنکرون شارمحوری با آهنربای دائم و سرعت بالاست که در میکروتوربین ها و توربین های گازی و همچنین در کاربردهای فرکانس بالا (400 هرتز) مورد استفاده قرار می گیرند. در سیستم های فرکانس بالا با توجه به اینکه وزن و حجم از پارامترهای مهم طراحی به شمار می روند، کلیه مدارهای الکترونیکی و مخابراتی و کنترلی بر پایه فرکانس 400 هرتز طراحی می شوند. بنابراین به یک ژنراتور سنکرون شارمحوری با آهنربای دائم 400 هرتزی مورد نیاز است که بتواند توان مورد نیاز این سیستم ها را تأمین کند و از لحاظ اندازه ابعاد وحجم و وزن کم باشد و همچنین دارای قدرت و توان مورد نیاز نیز باشد. در این پایان نامه یک ژنراتور سنکرون شارمحوری با آهنربای دائم، ابتدا مطالعه و تحقیق و طراحی خواهد شد و سپس با استفاده از نرم افزار ماکسول مدل سازی شده و در نهایت به صورت عملی ساخته و تست خواهد شد.

منابع انرژی پاک به همراه هم می توانند به صورت مکمل هم رفتار بکنند و توان خروجی را به حد مورد نیاز برسانند. تولید ترکیبی توان توسط منابع تولید پراکنده قابلیت اطمینان سیستم را در حد قابل قبولی بالا می برد. به گروهی از بارها و منابع تولید پراکنده که همگی به صورت یک سیستم قابل کنترل عمل می کنند، ریزشبکه گفته می شود. ریزشبکه کشتی های تمام برقی زمینه جدید و چالش برانگیزی است، چرا که صنعت کشتی با توجه به شرایط محیط زیست با چالش های بسیاری روبه رو است. افزایش هزینه ی سوخت مصرفی و نیاز به کاهش تولید گازهای آلاینده، مهندسین را هرچه بیشتر برای استفاده از منابع انرژی های تجدیدپذیر در کشتی ها ترغیب می کند. قابلیت اطمینان سیستم، قابلیت مانور، نیاز به نگه داری کمتر از عوامل دیگری است که باید در طراحی این سیستم ها مدنظر قرار داده شود. با توجه به اینکه استفاده از ریزشبکه ها در سیستم های قدرت کشتی ها به تازگی مورد بحث قرار گرفته است، انجام بررسی های بسیاری در مورد مدلسازی انواع منابع انرژی های تجدیدپذیر، طراحی مبدل های الکترونیک قدرت مورد استفاده، طراحی کنترل کننده مناسب، حصول بالاترین راندمان ممکن از منابع با کمترین تلفات، افزایش طول عمر منابع و مبدل های الکترونیک قدرت استفاده شده، افزایش قابلیت اطمینان، مدیریت توان، افزایش کیفیت توان ریزشبکه، بهبود پایداری و ... ضروری به نظر می رسد.

با توجه به رشد جمعیت و افزایش بار مورد تقاضا طراحی سیستم توزیع امری اجتناب ناپذیر و ضروری است. از این رو هدف این تحقیق طراحی بهینه شبکه های توزیع اکتیو در محیط شبکه های هوشمند با بر پایه قابلیت اطمینان است. طراحی بهینه شبکه های توزیع از دیدگاههای مختلفی می تواند صورت بگیرد. در محیط شبکه های هوشمند این دیدگاهها توسعه یافته و مفاهیم جدیدی را پوشش می دهند. افزایش قابلیت اطمینان با حداقل هزینه هدف اصلی بهره برداری و طراحی تمامی شبکه های قدرت از جمله شبکه های توزیع در زمان حال و آینده خواهد بود. در این تحقیق شبکه های توزیع اکتیو با لحاظ کردن محدودیتها و امکانات شبکه های توزیع هوشمند به صورت بهینه و با الگوریتم پیشنهادی جدید طراحی شده است. بطوریکه طراحی بهینه شبکه، مکان یابی بهینه کلیدها و مکان یابی منابع تولید پراکنده، همزمان و با هدف حداقل سازی بارزدایی، کاهش هزینه انرژی تامین نشده مورد انتظار و بهبود قابلیت اطمینان انجام شده است. در یک سناریوی دیگر از این تحقیق، به طراحی بهینه ریز شبکه ها با الگوریتم خوشه بندی گراف، به عنوان یکی از مفاهیم اصلی شبکه های توزیع هوشمند نیز پرداخته شده است. بطوریکه با مکان یابی بهینه کلید به نوعی مرز ریز شبکه ها مشخص شده و با مکان یابی منابع تولید پراکنده در ریز شبکه ها بالانس توان ، درصد ضریب نفوذ منابع و قابلیت اطمینان در این شبکه ها بحث شده است.