بسیاری خواص تناوبی از خود نشان داده و میتوان آنها را با یک سیگنال سینوسی و یا مجموع سیگنالهای سینوسی با پارمترهای متغیر با زمان مدل نمود. ارائه روشی که توانایی استخراج سیگنال های سینوسی و تخمین پارامترهای آنها را داشته باشد در بسیاری از شاخصهای مهندسی کاربرد دارد. تخمین پارامتر میتوان شامل تخمین دامنه، فرکانس و فاز این سیگنالهای سینوسی باشد. در این میان، تخمین فرکانس به لحاظ اینگونه سیگنالها ارائه وجنبههای مختلف آن مورد تحقیق قرار گرفته است. این تحقیق شامل معرفی الگوریتم، ارائه معادلات دیفرانسیل حاکم بر آن و تحلیل و اثبات پایدراری آن میباشد. در ادامه الگوریتم جهت تخمین فرکانسهای یک سیگنال که از مجموع چند سیگنال سینوسی شکل گرفته باشد، تعمیم داده شده است. علاوه بر این، در این رساله روشی جهت تفکیک مولفه های یک سیگنال تناوبی و تخمین فرکانس مولفه اصلی آن ارائه شده است. جنبه های مختلف الگوریتمهای ارائه شده و همچنین روشهای معرفی شده جهت تنظیم پارمترهای آنها از طریق شبیه سازی کامپیوتری به طور دقیق تحقیق شده است. ساختار مطرح شده در این رساله بر هیچ یک از روشهای معمول تجزیه و تحلیل سیگنالهای منطبق نبوده و یک روش غیر خطی برای مسالهای به طور ذاتی غیر خطی ارائه میکند. الگوریتم معرفی شده در این رساله هر چند دامنه و فاز را تخمین نمیزند و تنها امکان تخمین مستقیم فرکانس را فراهم میسازد. توانایی تجزیه و سیگنال شامل مجموع سیگنالهای سینوسی به مولفه های تشکیل دهنده آن را داراست. شیبه سازی های متعدد کامپیوتری موید کارایی الگوریتم برای کاربردهای تجزیه و تحلیل سیگنالها در حوزه زمان است. این شبیه سازی موید مقاوم بودن الگوریتم نسبت به نویز و تغییرات داخلی است. در مقایسه با حلقه قفل شده در فاز، الگوریتم معرفی شده به نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ نیازی نداشته و همچنین تنظیم پارامترهای آن ساده تر میباشد. ساختار موازی الگوریتم پیاده سازی سخت افزاری و نرم افزاری آن را ساده میسازد.

وابستگی مستقیم زندگی بشتر امروز به انرژی الکتریکی واقعیتی انکار ناپذیر وغیر قابل تردید بوده و قطع جریان انرژی الکتریکی حتی برای چند ثاتیه منجر به خسارات و زبان های غیرقابل برگشت می گردد. بنابراین قابلیت اطمینان سیستم های قدرت بمعنای تضمین تولید انتقال و توزیع بدون وقفه انرژی الکتریکی با کیفیت مطلوب مهمترین هدف در طراحی نصب و بکارگیری سیستم های قدرت الکتریکی می باشد. جهت تضمین این قابلیت انعطاف حاشیه های امنیت مناسب در نظر گرفته می شوند. بزرگ بودن این حاشیه های امنیت بنوبه خود باعث افزایش هزینه های نصب و بهره برداری از سیستم های قدرت می شود. یکی از چالشهای جدی که با توجه به میرایی ناچیز سیستم های قدرت می تواند بطور مخاطره آمیزی حاشیه امنیتی سیستم های قدرت را کاهش داده و نجر به کاهش ظرفیت قابل استفاده خطوط انتقال افزایش ریسک ناپایداری و خرابی تجهیزات مکانیکی شود امکان بروز و تداوم نوسانات توان با فرکانش کم در این سیستم ها می باشد. جهت بهره برداری ایمن از یک سیستم قدرت و حفظ حاشیه امنیت پایداری آن بایستی این گونه نوسانات در سریعترین زمان ممکن مستهلک شده و بعبارت دیگر میرای سیستم قدرت توسط ابزارهای جانبی و کنترل کننده های مناسب افزایش داده شود. یکی از ادوات facts که کارایی آن در بهبود میرایی نوسانات توان به ثبوت رسیده است جبران کننده استاتیکی سری سنکرون sssc می باشد. در بیشتر تحقیقات انجام شده در زمینه کنترل sssc جهت افزایش میرایی سیستم از روشهای کنترل کلاسیک خطی استفاده شده است. با توجه به این واقعیت که تغییرات دائمی شرایط کار از ویژگیهای ذاتی سیستم های قدرت است این کنترل کننده های چند متغیره و غیرخطی برای کنترل sssc با هدف بهبود میرایی نوسانات الکترومکانیکی پیشنهاد شده اند. ابتدا سیستم قدرت مجهز به sssc بصورت یک سیستم چند متغیره غیرخطی مدل شده است. در این مدلسازی اثر تداخل متغیرهای sssc و همچنین اثردینامیکی خازن dc متصل به sssc در نظر گرفته شده اند. سپس براساس مدل بدست آمده یک کنترل کننده چند متغیره مقاوم در حوزه فرکانس برای افزایش میرایی نوسانات توان توسط sssc پیشنهاد شده است. در مراحل طراحی این کنترل کننده اثر تداخل متغیرها با یکدیگر حداقل شده است. در ادامه این تحقیق مدل غیرخطی و چند متغیره بدست آمده به یک کلاس خاص از سیستم های غیرخطی معروف به input affine که در طراحی انواع کنترل کننده های مدرن کاربرد دارد تبدیل شده است. توصیف یک سیستم قدرت مجهز به یکی از ادوات facts مبتنی بر کانورتر به فرم input affine برای اولین بار در این رساله انجام شده است. آنگاه یک کنترل کننده چندمتغیره غیرخطی برای کنترل sssc پیشنهاد شده است. این کنترل کننده غیرخطی بااستفاده از روش فیدبک خطی ساز چندمتغیره مبتنی بر تئوری کنترل هندسه دیفرانسیلی طراحی شده و برای بهبود میرایی نوسانات توان و همچنین نثبیت ولتاژ خازن dc متصل به sssc بکارگرفته شده است. نتایج بدست آمده کارایی مطلوب کنترل کننده های پیشنهادی را برای بهبود میرایی سیستم و همچنین مقاوم بودن آنها را در مقابل تغییرات شرایط کار نشان داده اند. با توجه به اینکه بکارگیری sssc در کنار سایر کنترل کننده های میرایی در یک سیستم قدرت بدون توجه به هماهنگی بین آنها می توان موجب ناکارآمدی این تجهیرات در شرایط کار همزمان گردد در ادامه این رساله یک روش کنترل چند متغیره برای طراحی هماهنگ و بکارگیری همزمان کنترل کننده های میرایی مبتنی بر sssc و pss پیشنهاد و بکار گرفته شده است.

امروزه افزایش قیمت انرژی و ملاحظات زیست محیطی در درجه اول و کیفیت منابع انرژی در درجه دوم، مهندسی برق را به سوی استفاده بهینه از انرژی الکتریکی سوق داده است . با ظهور ادوات نیمه هادی قدرت با کنترل از طریق گیت (مانند mosfet,bipolar قدرت ، gto,igbt و ... ) باعث شده است که استفاده از الکترونیک قدرت و مبدلهای قدرت در موارد متفاوتی مانند صنعت ، هوافضا، ارتباطات و شبکه های قدرت به صورت فراگیری رواج یابند. در این بین مبدلهای سوئیچینگ dc-ac در کاربردهای مختلفی مانند درایوهای ac ، منابع تغذیه ac ، و جبرانسازهای توان راکتیو مورد استفاده قرار می گیرند. تکنیکهای مدولاسیون پهنای باند pwm به طور وسیعی جهت کنترل ولتاژ و جریان خروجی اینگونه مبدلها به کار می روند. این تکنیکها بسته به نوع سیستم نوع سوئیچهای به کار گرفته شده و سطح توانی که سیستم برای آن طراحی شده است ، تنوع و گوناگونی نسبتا" زیادی پیدا کرده اند. از میان این روشها، مدولاسیون بردار فضایی svm که برای اولین بار در سال 1986 پیشنهاد شد، به خاطر سادگی و خواص مطلوب آن در کنترل اینورترهای سه فاز به صورت دیجیتالی مورد توجه فراوان قرار گرفته است . مهمترین عیب این روش پیچیده و زمان بر بودن محاسبات مورد نیاز برای اجرای آن به صورت زمان حقیقی می باشد که ماکزیمم فرکانس سوئیچینگ و در نتیجه پهنای باند سیستم کنترلی را محدود می کند. در نتیجه استفاده از آن در کاربردهای توان متوسط با مشکل مواجه می شود. همزمان با معرفی مبدل چندسطحی نیاز به توسعه تکنیکهای pwm برای مبدلها مطرح می باشد. این پایان نامه به ارائه روشی برای اجرای svm به صورت زمان حقیقی و برای یک مبدل m سطحی در حالت کلی می پردازد. به طور خاص در این رساله اجرای svm براساس روش کلاسه بندی بردارها که درسال 1996 برای اولین بار جهت سادگی اجرا، بهبود زمان و دقت محاسباتی و کاهش سخت افزار مورد نیاز برای مبدلهای دو سطحی مطرح شده به حالت m سطحی تعمیم داده می شود. صحت روابط تحلیلی به دست آمده در این رساله توسط شبیه سازی کامپیوتری به اثبات رسیده است .

ظهور روزافزون مصرف کننده های حساس الکتریکی مانند کامپیوترها تولیدکنندگان انرژی الکتریکی را ملزم ساخته است که در کنار مسائل مهمی مانند بهینه سازی قیمت انرژی تولیدی، کیفیت انرژی الکتریکی در تحویل به مصرف کننده را نیز مورد توجه خاص قرار دهند.ظهور شرایط غیر عادی نظیر اتصال کوتاه های نامتقارن و یا گسیختگی هادیهای خطوط انتقال و همچنین وجود بارهای سه فاز نامتعادل و ... باعث عدم تعادل در ولتاژها و جریانهای شبکه های توزیع و انتقال انرژی شده و محققان را به یافتن راهکارهایی جهت متعادل سازی این ولتاژها و جریان ها ترغیب کرده است.

وجود نامعینی در مدل فرآیند و تاثیر ورودیهای مزاحم ، از عوامل اصلی استفاده از فیدبک در سیستمهای کنترل می باشند. یک روش موثر و قابل پیاده سازی در طراحی کنترل کننده های مقاوم برای به حداقل رساندن اثر نامعینی و اختلال روش تئوری فیدبک کمی است .هدف از طراحی کنترل کننده در این روش آن است که علیرغم وجود نامعینی در فرآیند ، اولا سیستم حلقه بسته پایدار باشد. ثانیا خروجی سیستم ، فرمان ورودی پله ای را تعقیب نماید و ثالثا اثر ورودی مزاحم پله ای در عملکرد سیستم و همچنین اثر نویز اندازه گیری در سیگنال کنترل تا حد ممکن کاهش یابد.

امروزه مبدلهای الکترونیک قدرت مبتنی بر سوئیچهای ‏‎gto‎‏ کاربردهای متنوعی در سیستم های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی پیدا کرده اند.محدودیت هایی از قبیل سرعت کم این سوئیچ ها و تلفات بالای سوئیچینگ در آنها باعث شده است که ساختار مدار قدرت این مبدلها و تکنیکهای سوئیچینگ بکار گرفته شده در آنها کلا از ساختار ها و روشهای بکار گرفته شده در مبدلها با توان کم و متوسط متفاوت باشند. از جمله ساختارهای پیشنادی بکار گرفته شده می توان به مبدل های چند واحدی ‏‎pwm‎‏ و مبدلهای چند سطحی اشاره کرد. با توجه به کارایی و قابلیتهای تکنیکهای ‏‎pwm‎‏ و امید به پیدایش سوئئیچ های قدرت با سرعت بالاتر و تلفات سوئیچینگ کمتر جایگزینی مبدلهای تک پالسی با مبدلهای ‏‎‏‎pwm‎‏ در آینده نزدیک منطقی به نظر می رسد. روشهای ‏‎pwm‎‏ ارائه شده برای استفاده در مبدلهای چند واحدی قدرت تاکنون مبتنی بر تکنیک ‏‎spwm‎‏ بوده اند روش مدولاسیون بردار فضایی بدلیل مزایای خاص در کاربردهای توان متوسط و پایین مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. استفاده از این تکنیک مدولاسیون در اینورتورهای توان بالا مبتنی بر کلیدهای ‏‎gto ‎‏ برای اولین بار در سال 1997 پیشنهاد شد. در مقاله مذکور روش ‏‎svm‎‏ با فرکانس سوئیچینگ پایین و به کمک تکنیک نمونه برداری تاخیر یافته در ساختاهای چند واحدی دو سطحی بکار گرفته شد. در این پایان نامه روشهای ‏‎svm‎‏ ا فرکانس سوئیچینگ پایین و با استفاده از تکنیک نمونه برداری تاخیر یافته در سوئیچینگ مبدلهای چند واحدی دو سطحی و سه سطحی معرفی و بکار گرفته می شوند. بعضی از روشهای پیشنهادی مستقیما از تئوری ‏‎svm‎‏ بدست می آیند و بعضی دیگر از ارتباط بین روش ‏‎spwm‎‏ و روش ‏‎svm‎‏ نتیجه میگردند. در ابتدا ارتباط بین این دو روش ‏‎pwm‎‏ در مبدلهای دو سطحی و سه سطحی بکار گرفته می شوند و کارایی آنها از نظر طیف هارمونیکی منتجه در خروجی ، فرکانس سوئیچینگ و قابلیت متعادل سازی ولتاز خازنها باس ‏‎dc‎‏( در مبدهای چند واحدی سه سطحی) بررسی می گردند. اعتبار نتایج بدست آمده به کمک شبیه سازی کامپیوتری به اثبات رسیده است.

اینورتورها به وفور در کاربردهای صنعتی از قبیل منابع تغذیه ‏‎ac‎‏ بدون وقفه ، درایوهای موتور های الکتریکی و ... استفاده می شوند. ساختار اصلی اینورتورها را سوئیچهای نیمه هادی قدرت تشکیل می دهند که در لحظات سوئیچینگ دارای تلفاتی موسوم به تلفات سوئیچینگ می باشند. افزایش فرکانس سوئیچینگ به منظور کاهش اعوجاج خروجی و کاهش اندازه فیلتر باعث افزایش متناسب تلفات بر روی سوئیچها ، کاهش راندمان مبدل و عمر مفید سوئیچها می گردد. به منظور کاهش تلفات سوئیچینگ و اثرات نامطلوب آن مبدلهای سوئیچینگ نرم مطرح می شوند. گروهی از مبدل های سوئیچینگ نرم به دلیل داشتن قابلیت مدولاسیون ‎‏ pwm‎‏ و مزایای آن از اهمیت بیشتری برخوردار می باشند. استفاده از pwm این قابلیت را به اینورتر اضافه می کند که بدون استفاده از مبدلهای اضافی ولتاژ و فرکانس خروجی کنترل و علاوه بر آن هارمونیکهای خروجی در زیر فرکانس سوئیچینگ حذف می شوند. یکی از توپولوژیهای اینورتر با سوئیچینگ نرم و قابلیت pwm به نام اینورتر ‏‎notch‎‏ در سال 1994 معرفی گردید . در روش pwm ارائه شده امکان انجام سوئیچینگ نرم در تمام لحظات سوئیچینگ فراهم نبود. در این رساله به کمک روش مدولاسیون بردار فضایی و ترتیب سوئیچینگ پیشنهاد شده امکان انجام سوئیچینگ نرم در تمام لحظات سوئیچینگ در اینورتر notch فراهم می شود. نتایج شبیه سازی اعتبار روش مطرح را تضمین می کند.