مبدل های الکترونیک قدرت به عنوان یکی از اجزای مهم و لاینفک سیستم ها و ماشین های الکتریکی محسوب می شوند. علاوه بر مدارات مبدل استاندارد ارائه شده، امروزه بیشتر طراحی ها بر مبنای مبدل های چند سطحی ارائه می شود. مبدل های چند سطحی که خود دارای ساختارهای متنوعی می باشند، از بازده قابل قبولی برخوردار هستند. در دهه ی اخیر شاهد افزایش قابل ملاحظه ای در استفاده از تجهیزات مختلف حساس به بدی کیفیت توان بوده ایم. d-statcom یک تجهیز طراحی شده برای اصلاح کمبود ولتاژ و دیگر مشکلات کیفیت توان می باشد. d-statcom علاوه بر جبران کمبود ولتاژ قادر به تثبیت ولتاژ، اصلاح فلیکر ولتاژ، اصلاح ضریب قدرت و بهبود هارمونیکی می باشد. برای اتصال d-statcom به شبکه الکتریکی با ولتاژ بالا و نیز تولید دقیق تر شکل موج در خروجی، استفاده از مبدل چند سطحی در ساختار آن لازم می باشد. در این پایان نامه طراحی و ساخت یک مبدل چند سطحی کامل و بهینه سازی آن برای کاربردهای آتی در ساخت d-statcom انجام گرفته است. در پایان نامه حاضر اقدام به طراحی و ساخت یک مبدل 11-سطحی بر اساس توپولوژی دیود-کلمپ و آماده سازی این مبدل چند سطحی برای استفاده در d-statcom شده است. برای آماده سازی مبدل مذکور جهت کاربرد در d-statcom اقدام به طراحی مدارات واسط اندازه گیری لازم، انتخاب dsp مناسب برای کار، مدارات سنکرون ساز و توسعه الگوریتم و کد برای پیاده سازی روش کنترل تئوری بر روی dsp شده است. برای پیاده سازی روش کنترلی مورد نظر بر روی dsp از روش های زمان-گسسته پردازش سیگنال بهره گرفته شده است.

در سال های اخیر با توجه به رشد روز افزون شبکه قدرت، استفاده از سیستم های انتقال انعطاف پذیر ac، (facts) جهت حداکثر کردن ظرفیت انتقال خطوط موجود به همراه بالا بردن پایداری سیستم های قدرت افزایش یافته است. جبران کننده های استاتیکی (statcom) یکی از انواع ادوات facts می باشند که با کنترل توان راکتیو، در محل نصب، عمل تنظیم ولتاژ باس را انجام می دهند. ناپایداری ولتاژ بیشتر بر اثر نامتعادلی توان راکتیو ایجاد می شود و ممکن است ولتاژ سیستم به کمتر از مقداری افت کند که بتواند بازیابی شود. ناپایداری ولتاژ می تواند منجر به فروپاشی ولتاژ نیز شود. با تزریق و جذب سریع و دقیق توان راکتیو در لحظات مختلف می توان از ناپایداری و فروپاشی ولتاژ جلوگیری کرد. این کار توسط statcom هم قابل انجام است، مسئله مهم در استفاده از statcom برای رسیدن به این هدف، پیدا کردن محل بهینه برای نصب و با توجه به سایر شرایط شبکه تعیین ظرفیت مناسب برای statcom است. برای جایابی بهینه تاکنون از روش های متعددی مثل روش های مبتنی بر هوش مصنوعی (الگوریتم ژنتیک و ...)، روش های برنامه ریزی خطی و غیره استفاده شده است. در در روش diffeomorphism، statcom در باسی قرار می گیرد که دارای بیشترین ضریب مشارکت(pf) ( درجه مشارکت باس ها در یک سیستم بهم پیوسته) است. ضرایب مشارکت می توانند به صورت خطی و غیرخطی در نظر گرفته شوند. با در نظر گرفتن عوامل غیر خطی در سیستم های قدرت، علی رغم پیچیده شدن مسئله، نتیجه کار به واقعیت نزدیک تر می شود. با استفاده از ضریب مشارکت غیر خطی می توان به نتایج مفیدی در افزایش پایداری کل سیستم قدرت رسید. در این پایان نامه هدف بهبود پایداری ولتاژ با استفاده از statcom، در یک سیستمی است که نزدیک نقطه بحرانی کار می کند. در مرجع [7]، svc با روش diffeomorphism برای شبکه نمونه 39 باسه new england جایابی شده است ولی ظرفیت آن تعیین نشده است. در این پروژه به جای svc، از statcom استفاده شده و روش مورد مطالعه بر روی دو شبکه نمونه 30 باسه ieee و 39 باسه new england تست شده است. همچنین ظرفیت statcom با توجه به شرایط شبکه تعیین شده و سپس طرح جدیدی ارائه شده که در آن به جای یک statcom با ظرفیت بیشتر، از دو statcom با ظرفیت های کمتر استفاده می شود. الگوریتم جایابی بهینه با کمک نرم افزار matlab نوشته شده است و شبکه های مورد مطالعه در نرم افزار digsilent شبیه سازی شده اند. نتایج شبیه-سازی ها نشان می دهد که در جایابی با روش ضریب مشارکت غیرخطی، ناپایداری ولتاژ بیشتر و بهتر بهبود می یابد.

چکیده از آنجا که صنعت برق تمایل به توسعه بازار برق دارد لذا برای تحقق این امر نیاز به انتقال توان در مسافت های طولانی می باشد. زمانی که از یک سیستم انتقال، توانی نزدیک به حد پایداری انتقال می یابد مسأله پایداری دینامیکی وگذرا در تعیین عملکرد ایمن و قابل اطمینان سیستم نقش مهمی را بر عهده خواهد داشت. برای حصول چنین پایداری دینامیکی و گذرایی از روشهای مختلفی می توان استفاده کرد. راه حل سنتی برای حل این مشکل استفاده از پایدار سازهای سیستمقدرت(pss)بر روی سیستم کنترل تحریک ژنراتور می باشد روشهای مدرن برای حل این مسایل، استفاده از ادوات facts می باشد. ادوات facts با استراتژیهای کنترلی مناسب این قابلیت را دارا می باشند به دلیل بالا بودن تواندرسیستمهایقدرت، استفاده از upfc برای افزایش کنترل پذیری سیستم و بهبود پایداری آن نیازمند مبدلهای با سایز بالااست بنابراین ، هزینه کل سیستم بسیار بالاخواهد بود. در upfc مرسوم چنانچه یکی از مبدلها دچار خطایی شوند، کل سیستم تحت تاثیر قرارمی گیرد. موارد ذکر شده در بالا از جمله محدودیتها و معایب upfcمرسوم می باشد که برای حل این مشکلات یک ساختار جدید بصورت توزیع شده (dpfc) در این پایاننامه استفاده خواهد شد.