تخمین حالت در شبکه های قدرت بدلیل کاربرد آن در ارزیابی کیفیت توان از اهمیت بالایی برخوردار است. اندازه گیری مستقیم در تمامی نقاط شبکه قدرت، برای ارزیابی میزان هارمونیک، بدلیل وسعت شبکه های قدرت در عمل امکان پذیر نیست. از سویی، تغییرات دوره ای در توپولوژی شبکه قدرت و اضافه شدن بارهای جدید، نیاز به داشتن اطلاعات به روز در مورد میزان آلودگی های هارمونیکی در نقاط مختلف شبکه را ضروری می نماید. از این رو، مسأله تخمین حالت هارمونیکی در چند سال اخیر از سوی بسیاری از محققین مورد توجه قرار گرفته است. در علوم مهندسی، همواره دستیابی به روش هایی که ضمن افزایش دقت محاسبات به کاهش هزینه ها منجر شود، مدنظر بوده است. مسأله تخمین حالت هارمونیکی نیز از این قاعده مستثنی نیست. اما دقت تخمین، نسبت مستقیمی با تعداد سنجش در شبکه دارد و دستگاه های اندازه گیری، غالباً بسیار گران و پر هزینه هستند. اگرچه، با امکان ورود تجهیزات مونیتورینگ ارزان نیز، نیاز به راست آزمایی سنجش ها می باشد. بنابراین، مسأله بهینه سازی در تخمین حالت هارمونیکی، مسأله ای پیچیده و مستلزم درنظر گرفتن قیود متنوع و بعضاً مخالف یکدیگر است. علاوه بر آن، مکان یابی بهینه نصب تجهیزات اندازه گیری در تخمین حالت هارمونیکی کاملاً به معیار و روش محاسبه تخمین حالت توسط تخمین زن حالت هارمونیکی بستگی دارد. در رساله حاضر چهارچوب هایی به منظور مکانیابی محدود تجهیزات اندازه گیری متغیرهای الکتریکی شبکه، و به تبع آن ارزیابی مشاهده پذیری و تخمین حالت ارائه می شود. در نخستین گام از هدف تخمین حالت در این رساله، مشاهده پذیری شبکه مورد ارزیابی قرار می گیرد. بنابراین مطالب، در دو بخش مفصل، مفهوم مشاهده پذیری و تخمین حالت مورد بحث قرار گرفته اند. در بخش اول، به ارائه تکنیکی برای تضمین مشاهده پذیری سیستم قدرت با سنجش محدود در شرایط نرمال و با امکان وقوع پیشامدهای احتمالی (شامل خروج یک خط و یک واحد) پرداخته شده است. در بخش دوم، در خصوص تکنیک تخمین حالت، مفهومی جدید مطرح شده است. بر اساس این مفهوم، مدار با جواب منحصر بفرد در شرایط ورود اندازه گیری ها با عدم قطعیت دیگر یک جواب منحصر بفرد نداشته و دقت تخمین نسبت به درخت انتخابی حساس خواهد بود. این نکته در شرایط نایقینی مدل سیستم قدرت (شامل امپدانس خطوط و ترانسفورماتورها) مستقل از مدل سازی بارها و ژنراتورها قابل تعمیم می باشد. راست آزمایی الگوریتم های پیشنهادی در این رساله، در هر یک از بخش های مشاهده پذیری و تخمین حالت به تفکیک در شبکه های نمونه صورت پذیرفته است. حفظ مشاهده پذیری شبکه قدرت در پیشامدهای احتمالی با حداقل تجهیزات سنجش حاصل شده است. تخمین حالت، با نظر به پیشنهاد انتخاب درخت بهینه با دقت مناسب و عدم نیاز به دانش نسبت به معادل بار و ژنراتور توأم با حساسیت پایین تخمینگر به توپولوژی شبکه و روش حل معادله به انجام رسیده است.

در دهه گذشته سیستم درایو الکتریکی چندفازه (بیشتر از توان الکتریکی سه-فاز) کانون توجه تحقیقات علمی بوده است. تغذیه سه-فاز در شبکه تولید توان در دسترس می باشد و این در حالی است که تغذیه نه-فاز برای بسیاری از کاربرد های صنعتی نظیر هوافضا، راه آهن، اتومبیل برقی و انواع موتور ضروری و لازم است. روش های متفاوتی برای تبدیل سه-فاز به نه-فاز وجود دارند از قبیل: مبدل 18 پالسی ، تکنیک pwm مبتنی بر کریر ، مبدل چند سطحی و ترانسفورماتور چند-فاز . روش های فوق الذکر، روش هایی هستند که در صورت استفاده برای طراحی نرخ های تبدیل بالاتر، پیچیده تر می شوند و این احتمال وجود دارد که در هنگام استفاده از آنها موج سینوسی خالص حاصل نشود و مقدار هارمونیک های تولیدی در آنها بسیار زیاد باشد. برای استفاده از سیستم انتقال توان چند-فاز، ترانسفورماتور های چند-فاز مورد نیاز می باشند. در سیستم های انتقال توان چند-فاز و سیستم های یکسو کننده چند فاز، تعداد فاز ها را می توان به صورت مضاربی از 3 طراحی و ایجاد نمود. سیستم های درایو چند-فاز با سرعت متغیر اغلب دارای پنج، هفت، نه، 11، 12 و 15-فاز هستند. این سیستم های درایو چند-فاز معمولا از کانورتورهای الکترونیک قدرت تغذیه می شوند. در مقابل، این پایان نامه تکنیکی را برای بدست آوردن خروجی نه ، 10 و 11-فاز از سیستم تغذیه سه-فاز با استفاده از ترانسفورماتورهایی با اتصالات جدید و خاص، پیشنهاد می کند. بنابراین با تکنیک پیشنهاد شده، ولتاژ و جریان سیسنوسی خالص چند-فاز بدست می آید که می تواند برای اهداف تست موتور مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این این طرح اتصالات می-تواند در سیستم انتقال توان چند-فاز و سیستم یکسوساز چند-فاز مورد استفاده قرار گیرد. طراحی و تست کامل راه حل پیشنهاد شده نشان داه شده است. آنالیز ریاضی و شبیه سازی و ساخت سیستم ترانسفورماتور سه-فاز به نه-فاز در این پایان نامه انجام می گیرد.