مطالعه بر روی تولید قدرت زای نوری (pv) به طور وسیعی افزایش یافته است، خصوصاً از وقتی که به صورت ویژه به عنوان یک منبع انرژی پایان ناپذیر و به صورت وسیع در دسترس، مورد توجّه قرار گرفت. اگر چه، توان خروجی القا شده در ماژول فتوولتائیک به تابش خورشید و درجه حرارت سلول خورشیدی بستگی دارد. بنابراین، برای ماکزیمم ساختن بازده سیستم انرژی نو، تعقیب کردن نقطه قدرت ماکزیمم آرایش pv الزامی است. در این پایان نامه، تعقیب کننده نقطه توان ماکزیمم با استفاده ازتئوری مجموعه فازی به منظور افزایش تبدیل انرژی ارائه شده است. یک روش جدید نیز به وسیله استفاده از شبکه fcn که در تعامل نزدیک با کنترل کننده فازی است، ارائه شده است. هم چنین الگوریتم pso نیز جهت محاسبه اوزان این شبکه fcn و الگوریتم anfis جهت ذخیره اطلاعات به دست آمده، مورد استفاده قرار گرفته است. این روش جدید عملکرد توان ماکزیمم خیلی خوبی را برای هر آرایه فتوولتائیک تحت شرایط مختلف از قبیل تغییر موقعیت قرارگیری در مقابل آفتاب و درجه حرارت ارائه می کند. مطالعه شبیه سازی کارا بودن الگوریتم ارئه شده را نشان می دهد.

با رشد و توسعه شبکه های قدرت, بهره برداری بهینه از این شبکه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. به دلیل هزینه بالای احداث و توسعه این شبکه ها, استفاده از ادواتی جهت بالابردن راندمان و کاهش مشکلات موجود, امری اجتناب ناپذیر می باشد. تامین توان مورد نیاز برای تمامی بارها در عین تثبیت دامنه ولتاژ در محدوده قابل قبول و در ضمن آن کاهش تلفات شبکه یکی از محدودیت های اصلی این گونه شبکه ها می باشد. در این پایان نامه شبکه های توزیع جهت بررسی و مطالعه انتخاب گردیده است. مشکلات و موانع موجود در این شبکه ها تعریف و عنصر جبرانساز موازی شبکه توزیع با نام d-statcom جهت رفع و یا تا حد امکان, کاهش این مشکلات پیشنهاد گردیده است. سرعت پاسخ بالا, قابلیت تزریق توان راکتیو و قابلیت اتصال در سطوح ولتاژی شبکه توزیع از علل انتخاب این المان جهت بهبود مشکلات شبکه توزیع می باشد. جایابی و تنظیم بهینه این المان جهت کاهش حداکثری مشکلات موجود (که شامل تلفات, کاهش و یا افزایش بیش از حد ولتاژ و افزایش بیش از حد جریان می باشد), هدف اصلی این پایان نامه را تشکیل می دهد. به همین منظور الگوریتمی جهت جستجوی بهترین پاسخ با نام الگوریتم ایمنی (immune algorithm) معرفی شده است و داده های حاصل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده علاوه بر اثبات توانایی و دقت کافی در روش پخش بار ارائه شده, تاثیرگذاری d-statcom را نیز در شبکه های مورد بررسی نشان می دهند. تمامی محدودیت ها و قیود مورد نظر که اهداف جایابی و تنظیم بهینه را دربر دارند, تامین گردیده است. تمامی ولتاژها در محدوده موردنظر قرارگرفته و جریان خطوط نیز محدود گردیده اند. تلفات نیز در تمامی حالات کاهش و بطور متوسط 18% بهبود را نشان می دهد. الگوریتم ایمنی ارائه شده نیز توانایی و دقت خود را در ارائه شاخص عملکردهای پائین تر در مقایسه با الگوریتم ژنتیک نشان داده است.

استفاده از واحدهای تولید پراکنده که به منظور تامین توان در شبکه های توزیع به کار می روند می تواند تاثیر بسیار زیادی بر روی شبکه های توزیع داشته باشد. امروزه از جمله مشکلات عمده شبکه های توزیع بالا بودن تلفات و مناسب نبودن پروفیل ولتاژ در آن ها می باشد ، با جایابی بهینه منابع تولید پراکنده (dg) و جبران کننده استاتیکی سری ولتاژ (ssvr) ، می توان تا حد ممکن این مشکلات را برطرف نمود و کیفیت توان را بهبود داد. اما مسئله مهم در این بحث انتخاب درست الگوریتم جایابی می باشد. در این پایان نامه سعی بر آن شده تا با استفاده از الگوریتم تکاملی سیستم ایمنی (immune algorithm) مکان و سایز بهینه dg و ssvr در شبکه های توزیع محاسبه شود. به این منظور دو شبکه توزیع نمونه استاندارد 33 و 69 باسه ieee در نظر گرفته شده است و مطالعات بر روی این دو شبکه انجام می گیرد. به علت رشد بار و افزایش تعداد مصرف کنندگان به مرور زمان، بار شبکه توزیع به صورت پنج پله بار که به ترتیب مقادیر 8/0 ، 9/0 ، 1 ، 1/1 ، 2/1 بار اصلی شبکه را در طی 10 سال اختیار می کند، در نظر گرفته شده است. از طرفی استفاده از dg و ssvr در شبکه های توزیع علاوه بر داشتن مزایایی چون کاهش تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش جریان، بایستی توجیه اقتصادی نیز داشته باشد. به همین جهت تابع هدف در نظر گرفته شده جهت این جایابی بهینه هم شامل هزینه های سرمایه گذاری شده و سود ناشی از کاهش تلفات می باشد و هم شامل شاخص های کیفیت توان که نشان دهنده وضعیت ولتاژ، جریان، تلفات توان اکتیو و راکتیو هستند. از آنجایی که تمامی هزینه ها در سال آخر هر پله بار محاسبه می شوند، نرخ بهره نیز برای انتقال هزینه ها به سال آخر در نظر گرفته می شود. همچنین هزینه تعمیر و نگه داری dg و ssvr به عنوان درصدی از هزینه اولیه هر ساله به قیمت آن ها افزوده می شود.

در توربین های بادی سرعت متغیر با توجه به حداکثر توان قابل جذب از باد و میزان توان راکتیو مورد نیاز شبکه، مقادیر مرجع این دو توان به صورت لحظه ای محاسبه شده و به سیستم کنترل ژنراتور توربین بادی اعلام می شوند تا خروجی ژنراتور مطابق با آنها تغییر کند. بنابراین از اصلی ترین کنترل کننده های به کار رفته در توربین بادی، کنترل کننده توان اکتیو و راکتیو خروجی ژنراتور می باشد که بایستی مقاوم بوده و از سرعت و دقت بالایی برخوردار باشد. پرکاربردترین توپولوژی الکتریکی توربین بادی از ژنراتور القایی دو سو تغذیه بهره می برد. در این ژنراتور عمل کنترل به وسیله تنظیم ولتاژ و یا جریان روتور توسط یک مبدل صورت می پذیرد. در این ژنراتورها، معروف ترین روش های موجود برای کنترل توان، عمدتا دارای پیچیدگی محاسباتی بسیار بالا بوده و یا به دلیل غیر ثابت بودن فرکانس کلید زنی مبدل طرف روتور، رنج وسیعی از هارمونیک ها را در خروجی استاتور پدید می آورند. بعلاوه در شبکه های نامتعادل که توان های خروجی ژنراتور با فرکانسی دو برابر فرکانس شبکه و با دامنه بالا نوسان می کنند، کار کنترلی بسیار مشکل تر می شود بگونه ای که عمده روش های موجود با استخراج مولفه های مثبت و منفی متغیرهای سیستم و با استفاده از کنترل کننده های متعدد و مجزا برای هر مولفه به کنترل توان اکتیو و راکتیو خروجی ژنراتور می پردازند. در این پایان نامه به معرفی روشی جدید برای کنترل توان اکتیو و راکتیو لحظه ای خروجی ژنراتور القایی دو سو تغذیه در شبکه نامتعادل پرداخته می شود. این کنترل کننده دارای ساختاری بسیار ساده بوده و به استخراج مولفه های مثبت و منفی متغیرهای سیستم احتیاجی ندارد. بعلاوه به دلیل استفاده از استراتژی کنترلی ساختار متغیر مد لغزشی، این کنترل کننده در برابر عدم قطعیت در پارامترهای سیستم، نویز و اغتشاشات کاملا مصون بوده و از سرعت و دقت بسیار بالایی برخوردار می باشد. نهایتا کارایی بالای این استراتژی کنترلی طی شبیه سازی های متعدد نشان داده می شود

امروزه با توجه به افزایش بارهای غیرخطی در شبکه های توزیع و دقت به این مطلب که خازن گذاری بدون توجه به هارمونیک های موجود در شبکه ممکن است باعث تشدید هارمونیک های شبکه و نتیجتاً آسیب های جبران ناپذیر به ادوات سیستم شود، لازم است جایابی بهینه بانک های خازنی در شبکه های توزیع، با وجود بارهای غیرخطی مورد بررسی واقع شود. علاوه برآن، سیستم های توزیع، در عمل، سیستم های سه فاز نامتعادل هستند. مسئله عدم تعادل دارای اثرات قابل ملاحظه ای بر روی سیستم های قدرت است از جمله افزایش تلفات سیستم، کاهش ظرفیت سیستم، افزایش کوپلاژ القایی و ... . بنابراین در این تحقیق سعی شده مسأله جایابی بهینه بانک های خازنی در سیستم های توزیع سه فاز نامتعادل هارمونیکی و با حضور بارهای غیرخطی به گونه ای حل شود که علاوه بر کاهش تلفات و سطح هارمونیک های سیستم و برآورده شدن قیود مسئله و حداکثر شدن سود حاصله، نامتعادلی سیستم نیز به حداقل برسد. با توجه به افزایش روزافزون استفاده از منابع تولید پراکنده و تاثیر آن ها بر شبکه توزیع، شبکه مورد بررسی در این تحقیق، دارای منابع تولید پراکنده انرژی نیز بوده و فرآیند بهینه سازی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی کلونی زنبورهای عسل صورت گرفته است. الگوریتم بهینه سازی کلونی زنبورهای عسل روش بهینه سازی جدیدی است که کارایی و استحکام آن برای حل مسائل بهینه سازی چند هدفه و پیچیده اثبات شده است. برای تقویت کارایی روش فوق، از چند ضریب جریمه مناسب جهت همگرایی مناسب تر الگوریتم و تعیین بهینه تر مقدار و مکان خازن ها استفاده شده است. نهایتاً روش فوق، بر روی شبکه 25 شینه سه فاز نامتعادل هارمونیکی نمونه به ازای سطوح بار مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. پاسخ ها قابلیت الگوریتم مورد نظر در این مسأله را جهت حداقل سازی تابع هدف مربوطه و تأمین حدود قیود مطرح شده و نیز حداقل کردن میزان نامتعادلی سیستم، به خوبی نشان می دهند.

فناوری اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری شبکه های قدرت فناوری نسبتاً جدیدی است و به همین دلیل گروه های تحقیقاتی زیادی در سراسر دنیا درباره کاربردهای آن فعالیت میکنند. با استفاده از واحد اندازه گیری فازوری تخمین و نمایش دقیق حالت سیستم قدرت در فواصل زمانی معین امکان-پذیر می شود که بدین ترتیب می توان پدیده های دینامیکی سیستم را از یک محل مرکزی مشاهده و عملیات کنترلی مناسب را اعمال نمود. در این پایان نامه علاوه بر چند الگوریتم تکاملی، الگوریتم جدیدی (رقابت استعماری اصلاح یافته (mica)) ارائه می شود، که به راحتی علاوه بر حداقل نمودن تعداد pmu مسئله اندازه گیری های زاید را در مدت زمان کوتاهی انجام می دهد. همچنین مسئله تخمین حالت خطی که بر روی اطلاعات pmu انجام می شود با خطای محاسباتی خیلی کم معرفی شده است. البته با ارائه یک الگوریتم مناسب می توان داده های بد را نیز شناسایی نمود. یکی از کاربردهای pmu تشخیص محل خطا می باشد، به گونه ای که به سادگی محل خطا را بالاخص برای خطاهای سه فاز به طور دقیق می توان تشخیص داد. نتایج شبیه سازی های مربوط به جایابی بهینه pmu با استفاده از الگوریتم mica، امکان دستیابی به تعداد pmu کمتر به منظور مشاهده پذیری سیستم قدرت، را فراهم می نماید. با استفاده از اطلاعات بدست آمده از pmu و نیز تخمین حالت خطی به راحتی و با دقت بیشتری می توان متغیرهای حالت سیستم های قدرت را تعیین نمود. نتایج شبیه سازی مربوط به تخمین حالت خطی در اولین تکرار امکان دستیابی به بهترین تخمین از متغیرهای حالت را فراهم می نماید، همچنین نتایج شبیه سازی حاصله از الگوریتم پیشنهادی تشخیص محل خطا با استفاده از اطلاعات pmu خطای محاسباتی را فوق العاده (مخصوصاً برای خطای سه فاز) کاهش می دهد.

واژه تولید پراکنده معمولا به عنوان هر منبع انرژی الکتریکی با ظرفیت محدود که به طور مستقیم به شبکه موجود در طرف مصرف کننده متصل می گردد، تعریف می شود. جایابی نامناسب واحدهای تولید پراکنده نه تنها باعث افزایش تلفات خواهد شد، حتی می تواند عملکرد سیستم را با مشکل مواجه کند. افزایش استفاده از بارهای غیرخطی در سیستم های توزیع باعث جلب توجه زیاد به مسئله ی جایابی مناسب منابع تولید پراکنده در حضور بارهای غیرخطی شده است. در سیستم های توزیع بارهای غیرخطی و dg اغلب به عنوان منابع تولید هارمونیک درنظر گرفته می شوند. در این مطالعه یک روش جدید برای پیدا کردن مکان و سایز بهینه منابع تولید پراکنده در سیستم های توزیع با وجود بارهای غیرخطی ارائه شده است تا تلفات الکتریکی سیستم، اعوجاج هارمونیکی کل (thd) و هزینه تلفات را مینیمم کند و پروفیل ولتاژ را بهبود بخشد. همچنین در این مطالعه از مفاهیم پاراتو جهت بهینهسازی استفاده شده است. سیستم های مورد مطالعه شامل بارهای غیر خطی می باشند و جهت فرآیند بهینه سازی از الگوریتم های nsga-ii و mopso استفاده شده است. dg به عنوان یک اینورتر 6 پالسه مدل می شود که قادر به تولید هارمونیک میباشد. روش پیشنهادی جهت جایابی منابع تولید پراکنده به شبکههای 18 و 33 باسه استاندارد اعمال شده است و نتایج شبیهسازی توانایی روش پیشنهادی را در بهبود توابع هدف و ارضاء محدودیتها نشان میدهد.

بازآرایی یا تغییر آرایش فیدرها یکی از اقتصادی ترین روش ها برای بهره برداری بهینه از سیستم توزیع بشمار می رود و با کاهش تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ سیستم، آزادسازی ظرفیت تجهیزات و ایجاد امکان استفاده بهتر از ظرفیت های سیستم، قابلیت اطمینان، کارآمدی و قابلیت تامین و فرونشانی بار پیک سیستم را بالا برده و هزینه های تحویل توان را کم می نماید. وجود مجموعه های گسسته (مانند وضعیت کلیدها) و پیوسته در پارامترهای این مسئله، چندهدفه و غیرخطی بودن توابع هدف، ابعاد بزرگ شبکه های توزیع و نیز قیودی چون شعاعی بودن شبکه، بازآرایی را به مسئله ای ترکیبی، غیرخطی، پیچیده، مشتق ناپذیر و مقید مبدل کرده است. ملاحظات دیگری نیز چون نامتعادلی، تولیدات پراکنده، طبیعت دینامیکی بار و ... بر پیچیدگی آن افزوده است. دراین پایان نامه با توجه به وجود ذاتی پدیده نامتعادلی در سیستم های توزیع، تغییر آرایش فیدرها در فضای نامتعادل تعریف و فراتر از آن، بازآرایی بعنوان یک گزینه برای متعادل سازی مطرح می گردد. الگوریتم پخش بار سه فازی که اخیرا مطرح شده برای اولین بار بصورت سه فاز در مسئله بازآرایی پیاده سازی شده و با در نظر گرفتن نامتعادلی ساختاری و عملیاتی، بهینه سازی انجام می پذیرد. در واقع هدف عمده این مطالعه در نظر گرفتن ساختار نامتعادل برای شبکه توزیع، لحاظ کردن نامتعادلی بعنوان یک هزینه در تابع هدف و در نهایت ارائه رویکردی جدید در بازآرایی بهینه شبکه های توزیع نامتعادل است. تابع هدف ترکیبی شامل: 1- تلفات، 2- نامتعادلی ولتاژ، 3- نامتعادلی جریان و 4- تعداد باس های با ولتاژ مجاز ارائه شده و از الگوریتم های ژنتیک و تکامل تفاضلی برای پیدا کردن پاسخ بهینه استفاده می شود. اعمال روش پیشنهادی به شبکه تست ieee نشان می دهد آرایش بهینه شبکه در حالت نامتعادل متفاوت از آرایش بهینه در حالت متعادل است. بعلاوه ملاحظه می شود عواملی چون کاهش یا افزایش سطح بار، میزان نامتعادلی بار و حضور تولیدات پراکنده می توانند در تعیین آرایش بهینه سیستم نقشی موثر ایفا کنند. همچنین تاثیر منابع تولیدات پراکنده در کاهش تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش جریان کشیده شده از پست اصلی مشاهده می شود.

نگرانی های زیست محیطی، تقاضای روز افزون جهت تولید بیشتر توان الکتریکی و همچنین محدودیت های موجود در سیستم های قدرت اعم از نصب خطوط انتقال جدید جهت انتقال توان به مصرف کننده های در فواصل طولانی و نیز مسائلی که بدنبال موضوع تجدیدساختار در سیستم های قدرت پیش آمد، موجب گردید تا استقبالی چشمگیر از بحث تولید پراکنده صورت پذیرد. این تمایل، مخصوصاً متوجه منابع تولید پراکنده با انرژی جایگزین و انتشار کم گازهای آلاینده همچون پیل سوختی و توربین های گاز می باشد. از میان پیل های سوختی، پیل سوختی اکسید جامد بدلیل دمای کاری بالا و نیز دمای بالای گازهای خروجی از اگزوز، گزینه مناسبی جهت هیبرید نمودن با توربین های گاز محسوب می گردد. این سیستم هیبرید، ضمن در نظر گرفتن محدودیت های فیزیکی حاکم بر سیستم، می بایست توان مورد تقاضا را نیز برآورده نماید. از اینرو، موضوع کنترل این سیستم حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه، سه کنترل کننده برای سیستم تحت مطالعه مورد استفاده قرار گرفته که با بهره گیری از کنترل کننده pid، دو تا از این کنترل کننده ها از نوع p بوده و جهت کنترل ضریب مصرف سوخت و نیز کنترل نسبت سوخت به هوای ورودی پیل سوختی اکسید جامد مورد استفاده قرار گرفته و کنترل کننده دیگر، از نوع pi می باشد و به منظور کنترل توان اکتیو پیل سوختی اکسید جامد به کار گرفته شده است. بر اساس مدلی معتبر برای پیل سوختی اکسید جامد، سیستم هیبرید با توربین گازی که بصورت یک مدل ریاضی مدل گردیده است، بدست می آید. در این سیستم، پیل سوختی اکسید جامد از طریق یک اینورتر و ترانسفورماتور افزاینده به شبکه بی نهایت متصل می باشد. ژنراتور سنکرونی که به توربین گاز کوپل گردیده است، توان اضافی تولید نموده و به شبکه بی نهایت تحویل می دهد. جهت بدست آوردن ضرایب بهینه کنترل کننده pi مقاوم از الگوریتم بهینه سازی de و بر مبنای شاخص عملکرد زمان- قدر مطلق خطا ( itae ) بهره گرفته شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده عملکرد مقاوم و بهینه کنترل کننده ها با توجه به تغییرات نقاط کار، پارامترها و نیز وقوع خطای اتصال کوتاه سه فاز می باشد.

پرتاب کننده وسیله ای است که توسط آن اجسام تا سرعت های بالایی شتاب داده شده و سپس رها می گردند. یکی از انواع پرتاب کننده ها، پرتاب کننده های الکترومغناطیسی است که از نیروی الکترومغناطیسی جهت شتاب دادن به اجسام استفاده می کنند. هدف اصلی از توسعه ی تکنولوژی پرتاب کننده های الکترومغناطیسی، عبور از محدودیت های ذاتی در پرتاب کننده های شیمیایی و رساندن پرتابه به سرعت های بسیار بالا است. به این علت تحقیقات گسترده ای بر روی این پرتاب کننده ها شروع گردیده است. یکی از با اهمیت ترین پرتاب کننده های الکترومغناطیسی، تفنگ ریلی است. بنابر این در این پایان نامه نیز این نوع از پرتاب کننده ی الکترومغناطیسی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اینکه تفنگ ریلی یک سیستم فیزیکی الکترومغناطیسی است، لذا شبیه سازی آن باید بر اساس حل معادلات ماکسول انجام گیرد. حل این معادلات برای تفنگ ریلی تنها بر اساس روش اجزای محدود امکان پذیر می باشد که این عمل نیز توسط نرم افزار ماکسول انجام گردیده است. با توجه به زمان گیر بودن روش اجزای محدود، معادلات ابتکاری و جدیدی به شکل معادلات دیفرانسیل غیرخطی تغییرپذیر با زمان و همچنین به فرم فضای حالتِ غیرخطی تغییرپذیر با زمان معرفی شده اند که بیان گر فیزیک حاکم بر تفنگ ریلی می باشند. با حل عددی این معادلات امکان تحلیل و بررسی تفنگ ریلی به صورت ساده ای میسر گردیده است، بطوری که می توان با استفاده از معادلات و با کمک الگوریتم های تکاملی، مقدار پارامترهای تفنگ ریلی را بهینه نمود. مهمترین تابع هدف جهت بهینه سازی، افزایش سرعت خروجی پرتابه است. پس از انجام این بهینه سازی و با توجه به اهمیت بازده در برخی از تفنگ های ریلی، افزایش بازده نیز به عنوان تابع دوم به بهینه سازی قبلی اضافه گردیده و مسئله به عنوان یک بهینه سازی چند هدفه معرفی شده است. بهینه سازی چندهدفه بر اساس روش جدید و کارآمد پارتو انجام گرفته است. در ادامه از نتایج حاصل از بهینه سازی به عنوان نقطه ی کار استفاده گردیده تا جهت بررسی تأثیر هر یک از پارامتر های تفنگ ریلی بر عملکرد آن، آنالیز حساسیتی حول این نقطه ی کار انجام گیرد. در پایان تفنگ های ریلی چندطبقه معرفی شده و معادلات حاکم بر آنها استخراج گردیده اند. سپس بر روی پارامترهای این نوع از تفنگ ریلی نیز بهینه سازی صورت گرفته و بر اساس نتایج به دست آمده، راهکاری جهت استفاده از روش چندطبقه برای تفنگ های ریلی پیشنهاد گردیده است.

طی سالیان اخیر، روند فزاینده استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت نظیر تریستورها، دیودها، درایوهای سرعت قابل تنظیم و کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی در سیستم های قدرت، کاهش کیفیت توان در اثر هارمونیک های تولیدی توسط این ابزارها، را بدنبال داشته است. می دانیم وجود ولتاژی پایدار با کیفیت بالا جهت عملکرد مناسب و ایده آل ادوات موجود در شبکه، امری حیاتی است. در نتیجه استفاده از المان های جبران ساز نظیر dvr ،ups ، apfs و دیگر جبران سازها در راستای ارتقاء سطح کیفیت توان، فرآیندی اجتناب ناپذیر می باشد. لیکن دستاورد آخرین تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، نشان داده است upqc در قیاس با دیگر تجهیزات جبران ساز، از توانمندی بالاتری برخوردار بوده و قادر است بطور همزمان تمامی مشکلات کیفیت توان را رفع نماید. لذا در این پایان نامه از این المان جهت هارمونیک زدائی از سیستم های توزیع بکار گرفته شده است. با توجه به تغییرات مداوم بار در شبکه های توزیع، که منجر به تغییر پی درپی نقطه کار سیستم می گردد، طراحی کنترلر برای المان upqc از پیچیدگی خاصی برخوردار خواهد بود. زیرا این کنترلر باید علاوه بر عملکرد بهینه در تمامی نقاط کارشبکه، کنترلری مقاوم در قبال این پدیده نیز باشد. لذا در مسیر نیل به این اهداف در گام نخست، طراحی کنترلرهای مبتنی بر استخراج مولفه های تزریقی apf های سری و موازی upqc ، و در گام بعد طراحی کنترلر pi مقاوم بهینه در دستور کار قرار گرفت. جهت تضمین عملکرد مقاوم کنترلر مورد نظر، پروسه طراحی با لحاظ کردن عدم قطعیتی معادل 20% ± پارامترهای شرایط نامی (تغییرات پارامتری در بازه [80% - 120%]) آغاز و سپس در راستای اطمینان از عملکرد بهینه آن، از الگوریتم های بهینه سازی شامل de ، pso و gaبهره گرفته شد. نتایج شبیه سازی های کامپیوتری در چندین سناریو مشتمل بر نقاط کار متعدد، نشان دهنده کارائی مناسب کنترلر مقاوم بهینه طراحی شده برای upqc است بنحوی که مقدار thd پارامترهای شبکه را تا حد استاندارد مجاز کاهش می دهد.

استفاده مناسب از منابع تولید پراکنده، می تواند راهکاری موثر برای رهایی از برخی مشکلات، نظیر تلفات بالا، کیفیت توان پایین و تراکم در سیستم های قدرت باشد. اتصال واحدهای تولید پراکنده با جایابی مناسب و صحیح آنها در شبکه، اثرات مختلفی از جمله بالا بردن قابلیت اطمینان شبکه، کاهش تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ، کاهش هزینه های انتقال و توزیع انرژی و بهبود پارامترهای کیفیت توان از جمله نامتعادلی ولتاژ را در پی خواهد داشت. با توجه به این که تاکنون، تحقیقات انجام شده در زمینه جایابی منابع تولید پراکنده، در سیستم های کاملاً متعادل بوده است؛ در این پایان نامه، به جایابی بهینه این منابع در سیستم توزیع نامتعادل در بارهای مصرفی مختلف و نامتقارن در ساختار خطوط انتقال، پرداخته شده است. از آنجا که عدم تعادل ولتاژ، یکی از مشکلات رایج شبکه های توزیع می باشد، کاهش ضریب نامتعادلی ولتاژ شبکه توزیع، به منظور بالا بردن کیفیت توان تحویلی به مشتریان، یکی از اهداف جایابی بهینه تولیدات پراکنده در این مطالعه بوده است. با توجه به لزوم انجام مطالعات پخش بار در سیستم های توزیع نامتعادل مورد بررسی، این مطالعه به کمک نرم افزار cyme-dist و فرآیند بهینه سازی، با ایجاد ارتباط بین نرم افزار مذکور و نرم افزار matlab، انجام شده است. با معرفی تابع چند هدفه برای جایابی منابع تولید پراکنده، به منظور کمینه سازی ضریب نامتعادلی ولتاژ و تلفات توان حقیقی، بهبود پروفیل ولتاژ و افزایش بهره اقتصادی، از مفاهیم بهینه سازی چند هدفه (پاراتو)، در شبکه های مورد بررسی استفاده شده است. در ادامه، جایابی تولیدات پراکنده در شبکه های 13 و 37 باسه استاندارد ieee، در سه سطح بار مختلف و به وسیله دو الگوریتم nsga-ii و pso، مورد بررسی قرار گرفته است. آنچه از نتایح به دست آمده استنباط می شود این است، که با قراردادن مناسب منابع تولید پراکنده در سیستم های توزیع نامتعادل مورد مطالعه، می توان هم تلفات و هم میزان نامتعادلی ولتاژ را کاهش داد. همچنین در این جایابی نشان داده شده است، که قرار دادن منابع تولید پراکنده در مکان مناسب، سود قابل توجهی نصیب مصرف-کنندگان آن می کند.

روش های حل معادلات کسری به سادگی روش های حل معادلات معمولی نیست. از همین رو بسیاری از معادلات دیفرانسیل مرتبه کسری حل تحلیلی دقیقی ندارند. بنابراین تقریب و روش های عددی امری ضروری است. روش کرون که از ابتدای نام کلمات "کنترل مقاوم مرتبه غیر صحیح" در زبان فرانسوی گرفته شده است، راه حل های جدیدی برای حل مشکلات کنترل ارائه داده است. یکی از این راه حل ها استفاده از روش محاسبه به نام تقریب بازگشتی است که از آن برای طراحی انتگرال گیر مرتبه غیر صحیح استفاده شده است. همچنین استفاده از روش تقریب بازگشتی با نتایج واقعی انتگرال گیر مرتبه غیرصحیح مقایسه شده که نتایج دقت بالای این تقریب را در بازه ی مشخص شده نشان می دهد. با در اختیار داشتن کنترل کننده انتگرالی مرتبه غیرصحیح، کنترل کننده تناسبی– انتگرالی مرتبه غیرصحیح نیز به سادگی قابل پیاده سازی می باشد و برای تنظیم پارامترهای کنترل کننده مرتبه کسری از الگوریتم رقابت استعماری استفاده شده است. در نهایت پس از طی مراحل فوق کنترل کننده ا ی طراحی شده است که هم مقاوم می باشد و هم دارای کمترین میزان خطا برای کنترل مستقل توان های اکتیو و راکتیو است.

امروزه با پیشرفت ادوات الکترونیک قدرت و رشد روز افزون استفاده از بارهای غیر خطی در سیستم های توزیع و حساس بودن این بارها به سطح کیفیت توان، مسئله ی بهبود کیفیت توان در سیستم های توزیع روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند. فیلترهای اکتیو سری و موازی از معمول ترین راه حل های مدرن ارائه شده برای حل مشکلات کیفیت ولتاژ و جریان هستند. لیکن نتایج آخرین تحقیقات در زمینه ارتقاء سطح کیفیت توان نشان داده است که upqc در قیاس با سایر تجهیزات جبران ساز از توانمندی بالاتری برخوردار بوده و قادر است به طور همزمان تمامی مشکلات کیفیت ولتاژ و جریان را برطرف نماید. upqc از دو فیلتر اکتیو سری و موازی تشکیل شده است که از طریق یک خازن مشترک باس dc به هم متصل شده اند. برای رسیدن به عملکرد بهینه در تمامی نقاط کار شبکه لازم است یک کنترل-کننده با دقت و توانایی بالا و نیز مقاوم در برابر اعوجاج های شبکه برای upqc طراحی شود. با توجه به این که معادلات حاکم بر upqc از نوع غیر خطی می باشند لذا استفاده از تئوری-های کنترل خطی، که بر مبنای خطی سازی سیستم در یک نقطه کار مشخص طراحی می-شوند کارایی لازم را نخواهند داشت. زیرا از برخی از دینامیک های سیستم صرف نظر شده است و نقطه کار در شبکه با تغییر بار و تغییرات شبکه به طور مداوم تغییر می کند. در همین راستا در این پایان نامه کنترل کننده غیر خطی بر مبنای تئوری کنترل مد لغزشی برای upqc ارائه شده است. کنترل کننده غیرخطی ارائه شده بر مبنای تئوری کنترل مد لغزشی و تئوری توان لحظه ای طراحی شده است. طراحی کنترل کننده برای بخش موازی بر اساس کنترل جریان جبران ساز صورت گرفته است و برای کنترل بخش سری دو استراتژی مختلف مطرح شده، که شامل، روش معمول کنترل فیلتر اکتیو سری از طریق کنترل ولتاژ تزریق شده و روش دیگر بر مبنای کنترل جریان فیلتر اکتیو سری می باشد. کنترل کننده طراحی شده برای upqc و سیستم تحت مطالعه در نرم افزار matlab شبیه سازی و برای بررسی کارایی کنترل کننده ارائه شده، سناریوهای مختلفی مطرح شده است. نتایج شبیه سازی صحت عملکرد کنترل کننده طراحی شده را در شرایط مختلف بار و اغتشاشات شبکه نشان می دهد و نیز تایید کننده کارایی بالای کنترل کننده با شدت گرفتن اغتشاشات در شبکه قدرت می باشد. همچنین نتایج حاصله با نتایج مربوط به کنترل کننده pi بهینه شده مقایسه شده است.

فرکانس در مانیتورینگ و کنترل سیستم های قدرت، نقش بسیار مهم و حیاتی را ایفا می نماید. این حساسیت به فرکانس در سیستم های هوشمند و در حضور تولیدات پراکنده به علت تغییرات شدید فرکانس افزایش می یابد. با توجه به رشد روزافزون استفاده از تولیدات پراکنده و بهره گیری از سیستم های توزیع هوشمند که نیاز اساسی شبکه های قدرت است روشی قدرتمند جهت تخمین و تعیین فرکانس شبکه مورد نیاز می باشد. در سال های اخیر روش های مختلفی جهت تخمین فرکانس مورد استفاده قرار گرفته اند. در این مطالعه ابتدا روش های رایج تخمین فرکانس در سال های اخیر بررسی شده اند و سپس روشی ترکیبی جهت تخمین فرکانس در سیستم های هوشمند معرفی گردیده است. روش ارائه شده ترکیب منطقی از فیلتر شکاف تطبیقی و تشدیدگر چندطبقه می باشد. در این روش ابتدا سیگنال به شدت آلوده شامل هارمونیک، نویز، تغییرات دامنه و فاز و فرکانس و غیره به پیش فیلتر قدرتمند تشدیدگر چندطبقه اعمال می شود، پس از عبور از این فیلتر تمام هارمونیک ها و توالی های مثبت و منفی آنها استخراج می گردد، سپس سیگنال توالی مثبت فرکانس پایه به فیلتر شکاف تطبیقی سه فاز اعمال می شود. مهمترین ویژگی این فیلتر شکاف ردیابی بسیار عالی فرکانس می باشد. با این ترکیب انواع آلودگی و تغییرات سیگنال در روش پیشنهادی در نظر گرفته می شوند. روش پیشنهادی با عنوان "تشدیدگر چند طبقه با کنترل فرکانس سه فاز" در سیزده سناریو شامل آزمون نویز، هارمونیک، میان هارمونیک، تغییرات دامنه و فاز و فرکانس مورد ارزیابی قرار گرفته است که نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دهنده دقت و سرعت و قدرت الگوریتم در تخمین فرکانس شبکه ی هوشمند قدرت می باشند.

پایداری سیستم قدرت در برابر اغتشاشات نا خواسته به منظور افزایش پایداری سیستم و افزایش قابلیت اطمینان آن یکی از مهمترین مباحث می باشد. این امر بخصوص با توسعه سیستم برق امروزی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. موضوع مورد بحث در این پایان‎نامه تنظیم و بررسی پایداری سیستم قدرت برای سیستم چند ماشینه و بهینه‎سازی پارامترهای آن به کمک الگوریتم هوشمند جفت گیری زنبور عسل می‎باشد. طراحی پایدارساز سیستم قدرت برای سیستمهای قدرت تک ماشینه و چهار ماشینه در شرایط کاری مختلف با در نظر گرفتن مد نوساناتی بین ناحیه‎ای و فرکانس های کم مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی به کمک بهینه سازی تابع هدف istse به کمک الگوریتم پیشنهادی به عنوان یک مساله بهینه سازی پیگیری شده است. نتایج به دست آمده از جداول و شکل ها نشان از کارایی بالای روش های هوشمند به کار گرفته در حل مساله طراحی pss بوده است. به منظور مقایسه جامعتر روش پیشنهادی در این پایان نامه با سایر روش ها مقایسه شده است. سرعت مناسب و مقاوم بودن طراحی از ویژگی های مناسب روش پیشنهادی در میرا سازی نوسانات فرکانس کم می باشد.

یک حوزه ی تحقیقاتی مهم برای شبکه های میکروگرید ارائه ی یک طرح کنترلی مناسب است به گونه ای که تحت شرایط مختلف بتواند اشتراک بار مناسبی را بین واحدهای dg موجود در یک میکروگرید فراهم آورد. در مطالعه ی حاضر یک استراتژی کنترلی بر مبنای روش کنترل مقاوم بر اساس روش با شکل دهی حلقه، جهت بهبود اشتراک بار بین واحدهای موازی موجود در این سیستم ها ارائه شده است. در این مطالعه اثر تغییرات امپدانس خطوط انتقال بین منابع تولید پراکنده و بار بر روی اشتراک بار به صورت عدم قطعیت در پارامترهای مدل خطوط در نظر گرفته شده است و کنترل کننده ی مقاوم بر اساس این عدم قطعیت ها طراحی شده است. نتایج شبیه سازی کارآیی مناسب این طرح را در بهبود اشتراک بار نشان می دهد.

پیشرفت تکنولوژی در سال های اخیر و گسترش فزاینده ی استفاده از عناصر غیرخطی در شبکه های قدرت، باعث بروز هارمونیک ها در سیستم های قدرت شده است. وجود جریان و ولتاژ هارمونیکی باعث مشکلات متعددی از جمله عملکرد نامناسب تجهیزات، افزایش تلفات خطوط و ایجاد رزونانس خواهند شد. لذا تحقیقات زیادی در جهت بهبود کیفیت توان برای کاهش سطح هارمونیکی صورت گرفته است. استفاده از فیلترهای هارمونیکی پسیو، اکتیو و ترکیبی از این دو، امکان کاهش سطح هارمونیکی در شبکه های توزیع را ایجاد کرده است. از دیگر مشکلات قابل توجه در شبکه های توزیع، نامناسب بودن پروفیل ولتاژ می باشد. این فیلترها می تواند بر روی تنظیم ولتاژ تاثیر زیادی داشته باشد و این امر به شبکه توزیع، مشخصات فیلترها و مکان نصب آن ها بستگی دارد. مسئله مهم دیگر در شبکه های توزیع، نامتعادلی ولتاژ در آن ها می باشد. گرچه ولتاژی که در شبکه انتقال در ترمینال ژنراتورهای تولید برق وجود دارد، کاملاً متعادل است، ولی در سطح شبکه های توزیع، به دلیل وجود بارهای تکفاز و نیز یکسان نبودن امپدانس خطوط توان، ولتاژ به صورت نامتعادل در می آید. چنانچه نامتعادلی از یک حد استاندارد بالا باشد، علاوه بر افزایش تلفات سیستم، می تواند تأثیرات سوئی بر شبکه داشته باشد. امروزه فیلترهای پسیو بخاطر مزایای خوبی از جمله هزینه کم، نصب راحت، تنظیمات ساده و ...، که نسبت به دیگر روش ها دارند از اهمیت ویژه ای برخوردارند. بنابراین می توان با نصب آنها در شبکه علاوه بر کاهش سطح هارمونیکی مشکلاتی مانند کاهش تلفات، اصلاح پروفیل ولتاژ و اصلاح نامتعادلی ولتاژ را حل کرد. در این تحقیق هدف یافتن مکان و تعیین مقدار بهینه عناصر فیلترهای پسیو در شبکه های توزیع هارمونیکی نامتعادل با استفاده از الگوریتم تکاملی ژنتیک می باشد که به عنوان نمونه از یک شبکه توزیع شعاعی نامتعادل 25 باسه استفاده شده است. که با توجه به نتایج این شبیه سازی مقدار thd، پروفیل ولتاژ و نامتعادلی ولتاژ قبل و بعد از فیلترگذاری بررسی و مشکلات شبکه بهبود یافته است.

این پایان نامه بر تأثیر بهینه سازی پارامترهای سیستم های کنترل واحد اصلاح توان به منظور بهبود کیفیت توان و ولتاژ در سیستم پیل سوختی اکسید جامد مبتنی بر dg متمرکز می باشد. بدین منظور از الگوریتم رقابت استعماری برای طراحی بهینه پارامترهای کنترل کننده های pi سیستم کنترل مبدل های بوست و اینورتر در دو حالت اتصال dg به شبکه و حالت مستقل استفاده شده است. در هر دو حالت، راهبرد کنترل حالت ولتاژ با کنترل کننده pi برای ایجاد یک ولتاژ dc خروجی تنظیم شده در مبدل بوست در نظر گرفته شده است. تنظیم بهینه پارامتر های کنترل کننده pi با هدف حداقل خطای ولتاژ خروجی مبدل بوست نسبت به مقدار ولتاژ مرجع به ازای چهار معیار مختلف صورت گرفته است. برای اینورتر متصل به شبکه، راهبرد کنترل مستقل توان اکتیو ـ راکتیو به منظور تبادل توان اکتیو و راکتیو با توجه به مقادیر تعیین شده به کار گرفته شده است. طرح کنترل شامل دو کنترل کننده pi می باشد که پارامترهای آنها با هدف بهبود کیفیت توان اکتیو و راکتیو توسط روش ica به ازای چهار شاخص عملکرد مختلف بهینه شده است. برای مبدل اینورتر در حالت مستقل، از استراتژی کنترل ولتاژ با کنترل کننده pi به منظور تنظیم ولتاژ خروجی اینورتر استفاده شده است. همچنین به منظور کاهش هارمونیک های ولتاژ بار، فیلتر lc در خروجی اینورتر توصیه شده که به منظور طراحی پارامترهای این فیلتر و همچنین بهینه سازی کنترل کننده pi سیستم کنترل مبدل اینورتر بصورت همزمان، از روش ica با هدف بهبود ولتاژ و توان اکتیو و راکتیو خروجی به ازای چهار معیار مختلف بهره گرفته شده است.

در این پایان نامه مراحل طراحی یک موتور آهنربا دائم شارمحور دوطرفه از نوع دو رتور ، تک استاتور موسوم به torus برای استفاده در یک موتورسیکلت الکتریکی ارائه گردیده است. روش طراحی را می توان برای موتورهایی با قدرت بیشتر که جهت استفاده در خودورهای الکتریکی هستند بکار برد. در طراحی موتور از معادلات ابعاد موتور ، کدنویسی در نرم افزار matlab و بهینه سازی به کمک الگوریتم ژنتیک و آنالیز اجزا محدود با نرم افزار maxwell v.16 بهره گرفته شده است و با هدف رسیدن به بیشترین چگالی توان و کمترین مقدار thd ولتاژ القایی، طراحی بهینه صورت گرفته و نتایج با ابزار قدرتمند آنالیز اجزا محدود سه بعدی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.

در این پایان نامه یک مدل دینامیکی از پیل سوختی پلیمری به منظور کنترل غیرخطی پیل سوختی با غشای الکترولیت پلیمری با استفاده از روش خطی سازی فیدبک معرفی گردیده است. بوسیله به حداقل رساندن انحراف فشار جزئی میان آند و کاتد از طریق کنترل کننده ی غیرخطی پیشنهادی عمر پشته ی پیل سوختی را می توان افزایش و سیستم پشته را حفاظت کرد. با معرفی حالات و خروجی های اضافی، یک مدل اصلی غیرخطی از پیل سوختی با غشای الکترولیت پلیمری چندورودی-تک خروجی به یک سیستم چندورودی-چندخروجی تبدیل می شود، تا اینکه روش خطی سازی فیدبک بتواند مستقیماَ مورد استفاده قرارگیرد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که پیل سوختی با غشای الکترولیت پلیمری پاسخ گذرا و حالت ماندگار بهتری به وسیله ی کنترل کننده ی غیرخطی نسبت به کنترل کننده های خطی دارد.