در نیروگاه های تلمبه ذخیره ای دور متغیر بر خلاف نیروگاه های دور ثابت که از ماشین سنکرون استفاده می شود، از یک موتور-ژنراتور القایی از دو سو تغذیه شده به همراه یک مبدل پشت به پشت استفاده می شود. در این رساله به دلیل استراتژی کنترلی متفاوت این نوع نیروگاه نسبت به توربین های بادی، یک کنترل کننده جامع برای بخش های مختلف مثل مبدل سمت ماشین، مبدل سمت شبکه و پمپ-توربین در مدهای کاری ژنراتوری، موتوری و کندانسوری طراحی شده است. در این رساله با شبیه سازی و مقایسه دو نوع نیروگاه در پارامترهای مختلف نتایج مهمی در عملکرد فنی این دو نوع نیروگاه حاصل می شود. از این جمله می-توان به توانایی بالای یک نیروگاه تلمبه ذخیره ای دور متغیر در تبادل توان راکتیو و تأثیر آن در میرایی نوسانات خروجی ژنراتور نسبت به نیروگاه دور ثابت دانست. در عوض مشکل اصلی پیش رو برای یک نیروگاه تلمبه ذخیره ای دور متغیر را می-توان قابلیت گذر از خطا به دلیل وجود مبدل های الکترونیک قدرت دانست. از این رو برای افزایش قابلیت گذر از خطای هر دو نوع نیروگاه و بهبود عملکرد آن ها، دو کنترل کننده غیرخطی مبتنی بر مد لغزشی و لیاپانوف به ترتیب برای یک واحد تلمبه ذخیره ای دور ثابت و دور متغیر طراحی و پیشنهاد می شود. نتایج شبیه سازی کنترل کننده چند متغیره برای نیروگاه دور ثابت نشان می دهد، استفاده از این کنترل کننده پایداری زاویه ای حالت گذرای واحد و تنظیم ولتاژ بعد از رفع خطا را بهبود می دهد. هم چنین برای یک واحد مشابه دور متغیر یک سیگنال وروردی کمکی مبتنی بر تئوری لیاپانوف برای کنترل کننده مبدل سمت ماشین طراحی می شود که می تواند قابلیت گذر از خطای ماشین را با حفظ اتصال به شبکه و بدون استفاده از تجهیزات سخت افزاری رایج مثل کروبار فراهم آورد.