تداخل میان جبران کننده ی توان راکتیو استاتیکی (svc) و سیستم توربین-ژنراتور نیروگاه ها (بخصوص نیروگاه های حرارتی)، تحریک مُدهای پیچشی را به دنبال داشته و سبب وارد شدن آسیب جدی به اجزای محور می گردد؛ که نتیجه ی آن کاهش قابل توجه طول عمر محور توربین-ژنراتور می باشد. برای سیستم قدرت که یک سیستم غیرخطی از مرتبه ی بالا می باشد، در تحلیل پدیده ی تداخل svc با سیستم مکانیکی توربین-ژنراتور، اطلاعات بدست آمده از تحلیل خطی کافی نبوده (خصوصا در شرایطی که سیستم قدرت تحت استرس باشد) و لذا باید با استفاده از تحلیل های غیرخطی این پدیده را مورد مطالعه قرار داد. در این رساله برای اولین بار با استفاده از روش های تحلیل غیرخطی نرمال فرم و سری مُدال تداخل میان اجزای محور توربین-ژنراتور و svc بررسی و تحلیل شده است. برای این منظور ابتدا معادلات دینامیکی اجزای سیستم قدرت مورد مطالعه فراهم شده است و با در نظر گرفتن بسط تیلور مرتبه ی اول معادلات سیستم و استفاده از تحلیل مُدال خطی، مقادیر ویژه ی سیستم و اجزای مرتبط با آنها تعیین گردیده است. سپس با استفاده از بسط تیلور مرتبه ی دوم معادلات اجزای سیستم، پاسخ تقریب مرتبه ی دوم نرمال فرم و سری مُدال بدست آمده و بر مبنای آنها شاخص های تداخل غیرخطی تعریف شده اند. با استفاده از این شاخص ها تداخل غیرخطی پیچشی svc در شرایط مختلف عملکرد سیستم ارزیابی و تحلیل شده است. همچنین به منظور بررسی اثرات فیزیکی تداخل غیرخطی از شبیه سازی در حوزه ی زمان گشتاور اعمال شده به اجزای محور توربین-ژنراتور استفاده شده است. با توجه به رشد روز افزون بکارگیری نیروگاه بادی، پدیده تداخل در این نیروگاه نیز در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها به منظور کاهش تداخل غیرخطی svc بر مبنای روش تحلیل غیرخطی یک کنترلر کمکی برای svc طراحی گردیده است.

با توجه به نیاز روز افزون بشر به انرژی الکتریکی و نقش مهم این انرژی برای رفع نیاز های خود و تاثیرات منفی تولید انرژی توسط انرژی های فسیلی مانند آلودگی هوا، گرم شدن کره زمین و مهم تر از آن ها فانی بودن این انرژی ها، بشر را مجبور به تامین انرژی الکتریکی به روش های دیگر کرده است. یکی از این روش ها استفاده از انرژی های تجدید پذیر مثل باد، آب، خورشید و زمین گرمایی می باشد. برای استفاده از انرژی تجدید پذیر خورشید در بعضی مواقع به صورت مستقیم و اکثرا به صورت غیر مستقیم برای تولید انرژی استفاده می شود. تولید انرژی الکتریکی به وسیله خورشید توسط سیستم هایی که فتوولتائیک نام دارند صورت می پذیرد. هزینه زیاد، راندمان تبدیل انرژی پایین و عملکرد غیر خطی (یک نقطه بیشینه توان در مشخصه ولتاژ - توان) این سیستم ها، ما را مستلزم به استفاده از سیستم هایی جهت دستیابی به همین میزان راندمان و دریافت بیشترین توان از سیستم های فتوولتائیک می کند. یکی از این سیستم ها، سیستم های ردیابی نقطه بیشینه توان آرایه های فتوولتائیک می باشد. این سیستم ها با استفاده از روش هایی که mppt نام دارند کنترل، و به صورت متصل به شبکه و جدا از شبکه استفاده می شوند. بطور کلی عوامل محیطی متعددی بر عملکرد آرایه فتوولتائیک تاثیر گذار هستند. در کنار تابش، دمای محیط و گرد و غبار، سایه جزئی از دیگر پدیده های موثر می باشد. به عنوان مثال یک آرایه در طول روز ممکن است بارها به سایه جزئی ناشی از عبور ابرها، درختان، ساختمان های مجاور و تیرهای برق دچار شود. تحت این شرایط، در مشخصه توان-ولتاژ آرایه ی فتوولتائیک چندین نقطه بیشینه توان ایجاد می شود که رسیدن به نقطه بیشینه توان کلی برای روش های مرسوم ردیابی نقطه بیشینه توان مانند انحراف و مشاهده و هدایت افزایشی یک چالش اساسی می باشد. بنابراین نیاز به روشی جهت ردیابی نقطه بیشینه توان می باشد. در اینجا با ترکیب روش افزایش توان و هدایت افزایشی این کار به خوبی انجام شده است. در این مطالعه طراحی و پیاده سازی سخت افزار سیستم کنترلی ردیاب نقطه بیشینه توان بر پایه میکروکنترلرavr سری atmega16 و نتایج حاصل از عملکرد این سیستم تحت شرایط سایه جزئی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.

پدیده ناپایداری ولتاژ از دهه های آغازین قرن بیستم و با رشد صنعت برق مورد توجه محققان و علاقه-منـدان در این زمینه قرار گرفته و در طول دهه های گذشته روش هایی برای تشخیص این پدیده و جلوگیری از آن ارائه شده است. به منظور جلوگیری از فروپاشی ولتاژ در شبکه های قدرت تحت استرس، تخمین نسبتاً دقیق شرایط عملکرد سیستم ضروری است. از آنجا که اندازه ی ولتاژ شین های شبکه نمی تواند شاخص مناسبی برای پیش بینی ناپایداری ولتاژ باشد، از شاخص های پایداری ولتاژ برای بررسی عملکرد سیستم استفاده می-گردد. تاکنون مطالعاتی درزمینه پایداری ولتاژ صورت گرفته و شاخص هایی جهت تعیین و پیش بینی حد پایداری و فروپاشی ولتاژ ارائه شده است.