Thesis (DTech (Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2017. / The world has been experiencing energy-related problems following pressuring energy demands which go along with the global economy growth. These problems can be phrased in three paradoxical statements: Firstly, in spite of a massive and costless solar energy, global unprecedented energy crisis has prevailed, resulting in skyrocketing costs. Secondly, though the sun releases a clean energy, yet conventional plants are mainly being run on unclean energy sources despite their part in the climate changes and global warming. Thirdly, while a negligible percentage of the solar energy is used for power generation purposes, it is not optimally exploited since more than its half is wasted in the form of heat which contributes to lowering efficiency of solar cells and causes their premature degradation and anticipated ageing. The research is geared at addressing the issue related to unsatisfactory efficiencies and anticipated ageing of solar modules. The methodology adopted to achieve the research aim consisted of a literature survey which in turn inspired the devising of a high-efficiency novel thermal electric solar power panel. Through an in-depth overview, the literature survey outlined the rationale of the research interest, factors affecting the performance of PVs as well as existing strategies towards addressing spotted shortcomings. While photovoltaic (PV) panels could be identified as the most reliable platform for sunlight-to-electricity conversion, they exhibit a shortcoming in terms of following the sun so as to maximize exposure to sunlight which negatively affects PVs’ efficiencies in one hand. On the other hand, the inability of solar cells to reflect the unusable heat energy present in the sunlight poses as a lifespan threat. Strategies and techniques in place to track the sun and keep PVs in nominal operational temperatures were therefore reviewed.

Thesis (MTech (Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2017. / Globally governments are faced with challenges in the energy sector which are exacerbated by uncertain financial markets and resource limitations. The over utilization of fossil fuels for electricity generation has had a profound impact on the climatic conditions on earth. Coal power stations release carbon dioxide (CO2) during the combustion process and studies show that concentrations have sharply risen in the atmosphere. Adverse environmental conditions like global warming exist as a result of high greenhouse gas (GHG) emissions in particular CO2. In 2015 Eskom constructed Sere Wind farm with a supply capability of 100 MW. Due to the lack of technical expertise and skills with regard to the new technology within Eskom, Siemens was offered a 5 year maintenance contract. Siemens also provides training on basic operation and maintenance (O&M) of the wind farm to Eskom staff. This excludes specialised training on Siemens Turbine Condition Monitoring (TCM) systems which is a critical part to develop optimum maintenance strategies. This shortage of specialised skills in the application of condition monitoring techniques within Eskom is a major concern. If the most cost effective maintenance strategies during the contract period are implemented, the long term plant health and design life of Sere wind farm will be reduced. There is a need to develop new condition monitoring techniques to complement or address the shortcomings of the existing systems. Developing these skills will increase the understanding of the technology and improve the operating and maintenance of Sere wind farm.

Orientador: Celso Eduardo Tuna / Coorientador: José Luz Silveira / Banca: Agnelo Marrota Cassula / Banca: Christian Jeremi Coronado Rodriguez / Resumo: A preocupação com o meio ambiente e com a qualidade do ar têm sido crescente e objeto de diversos estudos. Quanto maior a densidade populacional, maior a necessidade de consumo de energia e consequentemente, maiores os índices de emissões de poluentes. Neste sentido, é essencial a procura por novas fontes e sistemas mais eficientes de geração de energia, a fim de reduzir os níveis de poluição, diminuir o efeito estufa sobre o planeta, e, principalmente, reduzir a dependência de petróleo na matriz energética mundial. Partindo deste conceito e considerando aspectos técnicos, econômicos e ecológicos, neste trabalho analisam-se três casos de cogeração utilizando motores de combustão interna (MCI) operando com gás natural em comparação com biogás e gás de síntese (syngas), ambos provenientes da biomassa. São aplicadas metodologias de pesquisadores renomados, com o objetivo de determinar a eficiência de geração de eletricidade, a eficiência de geração de calor e a eficiência global dos sistemas, e ainda como parte da análise técnica, determinam-se índices de correlação entre a produção térmica e a potência elétrica dos motores, tornando previsível a capacidade de produção de água quente, vapor e água gelada, dependendo da capacidade elétrica do motor a ser utilizado na implantação de sistemas de cogeração. São determinados os custos de geração de eletricidade e calor, período de retorno dos investimentos e posteriormente são estudadas as emissões de CO2, NOx, SOx, MP e o CO2 equiva... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Orientador: Dionízio Paschoareli Júnior / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Carlos Alberto Castro Junior / Banca: Sérgio Luis Haffner / Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma proposta para alocação de fontes renováveis em microrredes de energia elétrica para sistemas autônomos em corrente contínua através de um modelo matemático escrito como um problema quadrático inteiro misto (PQIM). O propósito do modelo matemático é minimizar os investimentos na instalação das fontes renováveis de energia e os custos relacionados com as perdas elétricas, atendendo as restrições de demandas de potências do sistema, limite da queda de tensão, capacidade de corrente dos condutores, máxima potência gerada pelo tipo de fonte renovável de energia alocada, capacidade máxima do número de fontes renováveis de energia a serem alocados em cada nó do sistema em estudo. Para resolver o problema foram utilizadas duas técnicas de solução. Primeiramente, foi usado o algoritmo de Branch and Bound (B&B) com a implementação do problema através da linguagem de modelagem algébrico (AMPL) e solucionado através do solver de otimização CPLEX, posteriormente o PQIM foi resolvido através do algoritmo genético Chu-Beasley implementado no MATrix LABoratory (MATLAB). Para o algoritmo de B&B implementou-se um método de redução do espaço de busca (EBCR), a fim de diminuir o tempo computacional. Para a validação do modelo matemático proposto, utilizou-se sistemas testes reais de 20, 99 e 297 nós, os quais são parte de um projeto de iluminação pública de um loteamento de residências populares do município de Ilha Solteira - SP, considerando alimentação em corrente contínua / Abstract: This study mainly presents a proposal for allocation of renewable energy sources in a microgrid for autonomous electric systems that uses direct current through a mathematical model written as a mixed integer quadratic problem ( PQIM ). The purpose of the mathematical model is to minimize the investment at the renewable energy installation and the costs related to electrical losses, attending the restrictions of system powers demands, the voltage drop limit, the current capacity of conductors, the maximum power generated by type of renewable energy allocated, the maximum capacity of the number of renewable energy sources to be allocated on each node of the system under study. To solve the problem two solution techniques were used. First, was used the Branch and Bound algorithm (B&B) with the implementation of the problem through the language of algebraic modeling (AMPL) and solved by the solver optimization CPLEX , subsequently the PQIM was solved through Chu-Beasley genetic algorithm implemented in Matrix Laboratory (MATLAB). For the B&B algorithm, was implemented a method for reducing the search space(EBCR) in order to reduce computational time . To validate the proposed mathematical model , was used a real test system with 20, 99 and 297 nodes, which is part of a project of public lighting of a popular residential subdivision in Ilha Solteira - SP , considering power in direct current / Doutor

Orientador: Alcides Padilha / Banca: Vicente Luiz Scalon / Banca: Ismael de Marchi Neto / Resumo: A busca por formas alternativas de energia tem mobilizado grande parte da comunidade científica, cujos trabalhos são incansáveis em apontar soluções viáveis para o aproveitamento das energias renováveis e limpas. A energia solar se destaca dentre todas pela sua disposição e quantidade. Uma forma já conhecida de sua utilização é através da concentração em sistemas parabólicos, que permitem o direcionamento dos raios de Sol para uma pequena área. A vantagem deste tipo de projeto é a produção de energia térmica e altas temperaturas e pressões. Essa energia concentrada possui grande aplicação, pois permite a conversão eficiente em energia elétrica, produzidas em turbinas e vapor. O objetivo deste trabalho foi construir um dispositivo termo-eletrônico para concentração solar e, com isso, quantificar a energia produzida, bem como sua eficiência. Assim sendo, foi construído um concentrador parabólico e um rastreador solar com movimento tridimensional, que permite o alinhamento do equipamento com a incidência dos raios do Sol. Foi utilizado ainda, para circulação no interior do absorvedor, um sistema de bombeamento de fluido térmico de alto ponto de ebulição e que não sofria deformação e altas temperaturas. O balanço energético no dispositivo permitiu obter as curvas de potência útil e da eficiência do sistema. O experimento foi dividido em duas partes. Na primeira parte, foi obtida a temperatura de estagnação e na outra parte, foi medida a eficiência energética sobre o fluido térmico em circulação. A temperatura de estagnação medida em dezembro foi de 476,5ºC, às 4:25 PM. A segunda parte dos testes mostrou uma eficiência de 33% no primeiro ensaio. No entanto, quando se utilizou uma outra forma de medir a irradiação solar (abordagem teórica), a eficiência aumentou, permanecendo entre 45% a 55% considerando regime permanente. Além disso, possibilitou a discussão de formas de incrementar... / Abstract: The searching for renewable energy sources has mobilized much of the scientific community, which work is tereless in pointing out feasible solutions to use clean energy. Solar energy is natural choice among others, because its availability and amount. A known way to use this energy is by focusing solar rays through parabolics, which allow rays concentration to a small area. The advantage of this type of project is to produce thermal energy at high temperatures. This energy has a wide application on producing other forms of energy such as electric power in turbines since solar concentrations provide steam at high pressure and temperature. The goal of this study is to build a solar concentration device and measure the energy produced, as well its efficiency in transformation. Thus, was built up a parabolic concentrator and a solar tracker to motion in three dimension, which allows device alignment towards incidence of solar rays. Was utilized a pumping system to flowing thermal fluid at high temperatures through the absorver. The energy balance of this thermal fluid, led to obtain behavior curves of net power and system efficiency. The experimental was divided in two parts. On the first one, was obtained the stagnation temperature and the other one, was measured the eficiency over a circulating thermal fluid. The stagnation temperature measured in december was 476,5ºC, at 4:25 PM. The second part of tests has shown an efficiency of 33% on first one assay. However when utilizing another form to measure the solar irradiation (theoretic approach), the efficiency rises between 45% to 55%, regarding steady state conditions. Furthermore, this work allowed discussions to discover ways to increase the energy efficiency / Mestre

A presente dissertação descreve o experimento desenvolvido com a finalidade de avaliar um sistema de bombeamento de água acionado por dois painéis fotovoltaicos instalado nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Câmpus Medianeira, estado do Paraná, Brasil. O município está localizado no oeste paranaense com 25º17’43” Latitude sul, 54º03’38” Longitude oeste e com altitude de 500,7 metros. O sistema trabalhou em situação real de funcionamento, bombeando água a uma altura de 20 metros. Foram coletados dados de fevereiro de 2005 a novembro de 2005; utilizou-se um coletor de dados computadorizado da marca Campbell Scientific INC., o que possibilitou adquirir e armazenar os valores de irradiância no plano do painel, tensão e corrente gerada, temperatura no painel, pressão e vazão. A leitura dos dados foi realizada com freqüência de 1 hertz e armazenada a cada 1 minuto. Através de cálculos obtiveram-se os valores de potência e eficiência do sistema e a potência hidráulica. O solstício de inverno apresentou eficiência de 9,58% com bombeamento diário de 2.056,44 litros, enquanto que o solstício de verão apresentou eficiência de 9,07% com bombeamento diário de 2.377,21 litros. A maior eficiência nos dias de inverno está atrelada às menores temperaturas nestes dias se comparado aos dias de verão e o fator que provocou uma maior vazão de água bombeada nos dias de verão está ligado ao tempo de insolação solar que é maior se comparado aos dias de inverno. O total de água bombeada durante o período do experimento foi de 435.042,20 litros. / The current dissertation describes an experiment to evaluate a water pumping system activated by two photovoltaic panels installed at The Federal Technological University of Paraná – UTFPR, Medianeira Campus, in the State of Paraná, Brazil. The city of Medianeira’s latitude and longitude are 25º17’43”south and 54º03’38”west respectively, with an altitude of 500.7 meters (1,642.72 feet). The system operated in a real working situation, pumping water to a 20 meters (65.62 feet) elevation. Data were collected, from February 2005 to November 2005, by means of a computerized data collector made by Campbell Scientific Inc that made possible collecting and applying irradiance values in the panel plane, generated current and tension, panel temperature, pressure and consume. Data readings were made at a 1-hertz frequency and stored every minute. Through calculi, the system efficiency and energy values and hydraulic strength were obtained. Winter solstice showed 9.58% efficiency with daily pumping of 2,056.44 liters (543.14 gallons) whereas summer solstice confirmed 9.07% efficiency with daily pumping of 2,377.21 liters (627.86 gallons). Winter day’s highest efficiency is associated to the lowest temperature in those days compared to summer days, and the factor that prompted larger pumped water consume, during summer days, was related to solar insulation time that is longer if compared to winter days. Total water pumped during the experiment period was 435,042.20 liters (114,900.99 Gallons)

Esta dissertação apresenta um estudo de análise econômica sobre a viabilidade no suprimento parcial ou total de energia elétrica a partir da utilização de geradores fotovoltaicos e aerogeradores conectados à rede suprindo parcial ou totalmente as cargas instaladas em um aviário Dark House localizado na região sudoeste do Paraná. O trabalho engloba uma análise energética do aviário a partir de dados coletados da curva de carga e do perfil de geração efetiva dos dispositivos de conversão eólico fotovoltaicos sob influência do espectro dos ventos e da irradiação solar local. Simula o balanço energético entre a geração descentralizada de energia elétrica à fontes eólica e solar conectados em paralelo a rede convencional e o suprimento parcial ou total das cargas juntamente com os prováveis excedentes armazenados na rede utilizando o programa computacional HOMER - Hybrid Optimization Model for Electric Renewables. Análises econômicas para os investimentos foram realizadas a partir dos dados simulados e de cenários projetados. Na fase de coleta de dados de consumo de energia elétrica, analisa os registros de faturas de energia elétrica, os programas operacionais de luz e ventilação mínima sugeridos pela integradora e entrevistas com o integrado. Identifica um consumo final de energia elétrica de 10.891 kWh/ano com picos de demanda ao longo do ano de até 8,0 kW. Analisa os componentes configurados mais eficientes mediante a geração efetiva unitária ao longo do ano por kW instalado. Considera a série histórica de dados para a velocidade dos ventos e irradiação solar do local obtidos junto a algumas entidades governamentais e universidades. Traz os dados sintetizados dos recursos renováveis para uma base de tempo horária ao longo do ano. Complementado por um processo de análise econômica, a dissertação verifica a viabilidade das configurações propostas quando sob influência de alguns cenários a tarifas especiais para o excedente energético injetado na rede e na concessão de subsídios para a aquisição de geradores fotovoltaicos e aerogeradores. O estudo traz como resultado uma situação de viabilidade para a utilização destes dispositivos de conversão energética conectados a rede em aviários Dark House se alguns cenários técnicos e econômicos desejáveis forem proporcionados pelo mercado brasileiro de energia elétrica a fontes renováveis eólica e fotovoltaica. / This dissertation presents a study on the feasibility economic analysis in partial or total supply of electricity from the use of photovoltaic and wind turbine generators connected to the grid supplying the loads partially or fully installed in an aviary Dark House located in the southwestern region of Paraná. The work comprises an energy analysis of avian data collected from the load curve and the profile of effective generation of wind energy conversion devices, photovoltaic spectrum under the influence of wind and solar radiation site. Simulates the energy balance between the decentralized generation of electricity to solar and wind sources connected in parallel to the conventional grid and supply all or part of the charges along with the likely surplus stored on the network using the computer program HOMER – Hybrid Optimization Model for Electric Renewable. Economic analysis for investments were made from the simulated data and projected scenarios. In the data collection phase of energy consumption goes through the records of bills of electricity, the operational programs of light and ventilation minimum suggested by the integrator and interviews with the integrated. Identifies a final consumption of electricity of 10,891 kWh / year with peaks in demand throughout the year up to 8.0 kW. Analyze the components configured by generating more efficient unit effective during the year per kW installed. Considers the historical data for wind speed and solar radiation obtained from the local government and some universities. Bring the data synthesized from renewable resources for an hourly time basis throughout the year. Complemented by a process of economic analysis, the paper verifies the feasibility of the proposed settings while under the influence of some scenarios special rates for surplus energy injected into the grid and subsidies for the purchase of photovoltaic and wind turbines. The study presents a situation as a result of the feasibility of using these energy conversion devices connected to the grid in aviaries Dark House are some desirable technical and economic scenarios are provided by the Brazilian electric power to renewable wind and photovoltaic.

A presente dissertação descreve o experimento desenvolvido com a finalidade de avaliar um sistema de bombeamento de água acionado por dois painéis fotovoltaicos instalado nas dependências da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Câmpus Medianeira, estado do Paraná, Brasil. O município está localizado no oeste paranaense com 25º17’43” Latitude sul, 54º03’38” Longitude oeste e com altitude de 500,7 metros. O sistema trabalhou em situação real de funcionamento, bombeando água a uma altura de 20 metros. Foram coletados dados de fevereiro de 2005 a novembro de 2005; utilizou-se um coletor de dados computadorizado da marca Campbell Scientific INC., o que possibilitou adquirir e armazenar os valores de irradiância no plano do painel, tensão e corrente gerada, temperatura no painel, pressão e vazão. A leitura dos dados foi realizada com freqüência de 1 hertz e armazenada a cada 1 minuto. Através de cálculos obtiveram-se os valores de potência e eficiência do sistema e a potência hidráulica. O solstício de inverno apresentou eficiência de 9,58% com bombeamento diário de 2.056,44 litros, enquanto que o solstício de verão apresentou eficiência de 9,07% com bombeamento diário de 2.377,21 litros. A maior eficiência nos dias de inverno está atrelada às menores temperaturas nestes dias se comparado aos dias de verão e o fator que provocou uma maior vazão de água bombeada nos dias de verão está ligado ao tempo de insolação solar que é maior se comparado aos dias de inverno. O total de água bombeada durante o período do experimento foi de 435.042,20 litros. / The current dissertation describes an experiment to evaluate a water pumping system activated by two photovoltaic panels installed at The Federal Technological University of Paraná – UTFPR, Medianeira Campus, in the State of Paraná, Brazil. The city of Medianeira’s latitude and longitude are 25º17’43”south and 54º03’38”west respectively, with an altitude of 500.7 meters (1,642.72 feet). The system operated in a real working situation, pumping water to a 20 meters (65.62 feet) elevation. Data were collected, from February 2005 to November 2005, by means of a computerized data collector made by Campbell Scientific Inc that made possible collecting and applying irradiance values in the panel plane, generated current and tension, panel temperature, pressure and consume. Data readings were made at a 1-hertz frequency and stored every minute. Through calculi, the system efficiency and energy values and hydraulic strength were obtained. Winter solstice showed 9.58% efficiency with daily pumping of 2,056.44 liters (543.14 gallons) whereas summer solstice confirmed 9.07% efficiency with daily pumping of 2,377.21 liters (627.86 gallons). Winter day’s highest efficiency is associated to the lowest temperature in those days compared to summer days, and the factor that prompted larger pumped water consume, during summer days, was related to solar insulation time that is longer if compared to winter days. Total water pumped during the experiment period was 435,042.20 liters (114,900.99 Gallons)

Esta dissertação apresenta um estudo de análise econômica sobre a viabilidade no suprimento parcial ou total de energia elétrica a partir da utilização de geradores fotovoltaicos e aerogeradores conectados à rede suprindo parcial ou totalmente as cargas instaladas em um aviário Dark House localizado na região sudoeste do Paraná. O trabalho engloba uma análise energética do aviário a partir de dados coletados da curva de carga e do perfil de geração efetiva dos dispositivos de conversão eólico fotovoltaicos sob influência do espectro dos ventos e da irradiação solar local. Simula o balanço energético entre a geração descentralizada de energia elétrica à fontes eólica e solar conectados em paralelo a rede convencional e o suprimento parcial ou total das cargas juntamente com os prováveis excedentes armazenados na rede utilizando o programa computacional HOMER - Hybrid Optimization Model for Electric Renewables. Análises econômicas para os investimentos foram realizadas a partir dos dados simulados e de cenários projetados. Na fase de coleta de dados de consumo de energia elétrica, analisa os registros de faturas de energia elétrica, os programas operacionais de luz e ventilação mínima sugeridos pela integradora e entrevistas com o integrado. Identifica um consumo final de energia elétrica de 10.891 kWh/ano com picos de demanda ao longo do ano de até 8,0 kW. Analisa os componentes configurados mais eficientes mediante a geração efetiva unitária ao longo do ano por kW instalado. Considera a série histórica de dados para a velocidade dos ventos e irradiação solar do local obtidos junto a algumas entidades governamentais e universidades. Traz os dados sintetizados dos recursos renováveis para uma base de tempo horária ao longo do ano. Complementado por um processo de análise econômica, a dissertação verifica a viabilidade das configurações propostas quando sob influência de alguns cenários a tarifas especiais para o excedente energético injetado na rede e na concessão de subsídios para a aquisição de geradores fotovoltaicos e aerogeradores. O estudo traz como resultado uma situação de viabilidade para a utilização destes dispositivos de conversão energética conectados a rede em aviários Dark House se alguns cenários técnicos e econômicos desejáveis forem proporcionados pelo mercado brasileiro de energia elétrica a fontes renováveis eólica e fotovoltaica. / This dissertation presents a study on the feasibility economic analysis in partial or total supply of electricity from the use of photovoltaic and wind turbine generators connected to the grid supplying the loads partially or fully installed in an aviary Dark House located in the southwestern region of Paraná. The work comprises an energy analysis of avian data collected from the load curve and the profile of effective generation of wind energy conversion devices, photovoltaic spectrum under the influence of wind and solar radiation site. Simulates the energy balance between the decentralized generation of electricity to solar and wind sources connected in parallel to the conventional grid and supply all or part of the charges along with the likely surplus stored on the network using the computer program HOMER – Hybrid Optimization Model for Electric Renewable. Economic analysis for investments were made from the simulated data and projected scenarios. In the data collection phase of energy consumption goes through the records of bills of electricity, the operational programs of light and ventilation minimum suggested by the integrator and interviews with the integrated. Identifies a final consumption of electricity of 10,891 kWh / year with peaks in demand throughout the year up to 8.0 kW. Analyze the components configured by generating more efficient unit effective during the year per kW installed. Considers the historical data for wind speed and solar radiation obtained from the local government and some universities. Bring the data synthesized from renewable resources for an hourly time basis throughout the year. Complemented by a process of economic analysis, the paper verifies the feasibility of the proposed settings while under the influence of some scenarios special rates for surplus energy injected into the grid and subsidies for the purchase of photovoltaic and wind turbines. The study presents a situation as a result of the feasibility of using these energy conversion devices connected to the grid in aviaries Dark House are some desirable technical and economic scenarios are provided by the Brazilian electric power to renewable wind and photovoltaic.

Nowadays, the need for more contributions from renewable energy sources is rapidly growing. This is forced by many factors including the requirements to meet the targeted reductions of greenhouse gas emissions as well as improving the security of energy supply. According to the International Renewable Energy Agency (IRENA) report 2016, the total installed capacity of solar energy was at least 227 GWs worldwide by the end of 2015 with an annual addition of about 50 GWs in 2015, making solar power the world’s fastest growing energy source. The majority of these are grid-connected photo voltaic (PV) solar power plants, which are required be integrated efficiently into the power grids to meet the requirements of power quality standards at the minimum total investment cost. For this, multilevel voltage source inverters (VSI) have been applied extensively in recent years. In practice, there is a trade-off between the inverter’s number of levels and the required size of output filter, which is a key optimisation area. The aim of this research is to propose a generic model to optimise the design number of levels for the Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter (CHB-MLI) and the size of output filter for medium voltage – high power applications. The model is based on key measures, including inverter power loss minimisation, efficient control for minimum total harmonic distortion (THD), minimisation of total system cost and proposing the optimum size of output filter. This research has made a contribution to knowledge in the optimisation of CHB-MLI for medium-voltage high-power applications, in particular, the trade-off optimisation of the inverter’s number of levels and the size of the output filter. The main contribution is the establishment and demonstration of a sound methodology and model based on multi-objective optimisation for the considered key measures of the trade-off model. Furthermore, this study has developed a generic precise model for conduction and switching loss calculation in multilevel inverters. Moreover, it applied Genetic Algorithm (GA) optimisation to provide a complete optimum solution for the problem of selective harmonic elimination (SHE) and suggests the optimum size of output passive power filter (PPF) for different levels CHB-MLIs. The proposed trade-off optimisation model presents an efficient tool for finding the optimum number of the inverter’s levels and the size of output filter, in which the integration system is at its lowest cost, based on optimisation dimensions and applied system constraints. The trade-off optimisation model is generic and can be applied to any multilevel inverter topologies and different power applications.