This paper proposes a coordinated control of distributed energy storage system (ESS) with traditional voltage regulators including the on-load tap changer transformers (OLTC) and step voltage regulators (SVR) to solve the voltage rise problem caused by the high photovoltaic (PV) penetration in the low-voltage distribution network. The main objective of this coordinated control is to relieve the tap changer transformer operation stress, shave the distribution network peak load and decrease the transmission and distribution resistive power losses under high solar power penetration. The proposed control method limits the energy storage depth of discharge in order to meet a more than ten-year cycle life. A benchmark distribution network model was developed in the Real Time Digital Simulator (RTDS) and the simulation results from the studied cases verified the proposed coordinated control strategy. The experimental implementation of proposed control algorithms were developed based on a power hardware-in-the-loop (PHIL) test bed with a 22 kWh ESS, a smart meter, Labview controller, and RTDS. The experimental results were consistent with those obtained from simulation study.

Wide bandgap (WBG) device-based power electronics converters are more efficient and lightweight than silicon-based converters. WBG devices are an enabling technology for many motor drive applications and new classes of compact and efficient motors. This paper reviews the potential applications and advances enabled by WBG devices in ac motor drives. Industrial motor drive products using WBG devices are reviewed, and the benefits are highlighted. This paper also discusses the technical challenges, converter design considerations, and design tradeoffs in realizing the full potential of WBG devices in motor drives. There is a tradeoff between high switching frequency and other issues such as high dv/dt and electromagnetic interference. The problems of high common mode currents and bearing and insulation damage, which are caused by high dv/dt, and the reliability of WBG devices are discussed.

Cascaded multilevel converter structure can be appealing for high-power solar photovoltaic (PV) systems thanks to its modularity, scalability, and distributed maximum power point tracking (MPPT). However, the power mismatch from cascaded individual PV converter modules can bring in voltage and system operation issues. This paper addresses these issues, explores the effects of reactive power compensation and optimization on system reliability and power quality, and proposes coordinated active and reactive power distribution to mitigate this issue. A vector method is first developed to illustrate the principle of power distribution. Accordingly, the relationship between power and voltage is analyzed with a wide operation range. Then, an optimized reactive power compensation algorithm (RPCA) is proposed to improve the system operation stability and reliability, and facilitate MPPT implementation for each converter module simultaneously. Furthermore, a comprehensive control system with the RPCA is designed to achieve effective power distribution and dynamic voltage regulation. Simulation and experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed reactive power compensation approach in grid-interactive cascaded PV systems.

Phase heterogeneity of bromine–iodine (Br–I) mixed wide-bandgap (WBG) perovskites has detrimental effects on solar cell performance and stability. Here, we report a heterointerface anchoring strategy to homogenize the Br–I distribution and mitigate the segregation of Br-rich WBG-perovskite phases. We find that methoxy-substituted phenyl ethylammonium (x-MeOPEA+) ligands not only contribute to the crystal growth with vertical orientation but also promote halide homogenization and defect passivation near the buried perovskite/hole transport layer (HTL) interface as well as reduce trap-mediated recombination. Based on improvements in WBG-perovskite homogeneity and heterointerface contacts, NiOx-based opaque WBG-perovskite solar cells (WBG-PSCs) achieved impressive open-circuit voltage (Voc) and fill factor (FF) values of 1.22 V and 83%, respectively. Moreover, semitransparent WBG-PSCs exhibit a PCE of 18.5% (15.4% for the IZO front side) and a high FF of 80.7% (79.4% for the IZO front side) for a designated illumination area (da) of 0.12 cm2. Such a strategy further enables 24.3%-efficient two-terminal perovskite/silicon (double-polished) tandem solar cells (da of 1.159 cm2) with a high Voc of over 1.90 V. The tandem devices also show high operational stability over 1000 h during T90 lifetime measurements.

Electrowetting displays (EWD) are believed to represent a new generation of electronic paper technology with fast responses, high reflectivity, and low power consumption. Despite their bright market prospects, the luminance stability of displays is still hindered by oil film reflux. So, we presented a combination of simulation and experimentation to enhance the performance of EWD. Firstly, an EWD simulation model was established using the phase field method (PFM). To ensure the accuracy of the model, it was proposed that the use of velocity field parameters could suppress mass non-conservation. During a 10-second simulation process, the total mass decreased by only 7.94x10 -6 %. Furthermore, the charge accumulation field was introduced to simulate oil film reflux. For the 5-second simulation, the maximum charge accumulation in the DC driving waveform was 2.61x10 -5 C/m 2 . Meanwhile, it was demonstrated that the AC driving waveform reduced charge accumulation in the three-phase contact line (TPCL) by 7.62% compared to the DC driving waveform. Based on this simulation model, a driving waveform was proposed, which included a driving waveform with a gradient changing waveform to achieve fast opening, and an alternating current (AC) driving waveform stage to inhibit the charge accumulation. The experimental results indicated that the maximum luminance fluctuation was 8.82, and the luminance data variance was 3.34 by using the proposed driving waveform. Compared to the traditional waveform, the response time was improved by 75.9%, the luminance was improved by 4.70%, and the luminance fluctuation stability improved by 79.34%.

In this article, the 2-D axisymmetric model of cathode crater has been used to study the influence of temperature and morphology on metal vapor evaporation and thermal-field (T-F) emission during cathode spot development. The effect of cathode deformation on the surface electric field strength is reflected by replacing the current density boundary in previous model with the voltage boundary. The simulation results show that the temperature distribution on the crater surface exhibits either a single peak at the metal jet head or a double peak at both the center of the crater and the jet head, depending on the external pressure relative to the heat. However, the electric field consistently exhibits a peak at the head of the metal jet. The emission characteristics of the cathode crater surface indicate that the peaks of metal vapor and T-F current density coincide at the jet head, suggesting that the new cathode spot's explosion center will appear at the metal jet tip of the preexisting crater.

CuCr alloy has the advantages of high mechanical strength and hardness, good electrical and thermal conductivity, high temperature oxidation resistance, abrasion resistance, etc., and is widely used in Vacuum circuit breaker. The distribution characteristics of cathode spots and plasma are two important objects to study the breaking mechanism of vacuum circuit breaker. To analyze the effect of electrode grain structure on the cathode spots and plasma, two kinds of electrodes with different Cr phase sizes were used to observe the cathode spots and plasma in this paper. The images of cathode spots and arc column plasma radiation intensity were recorded respectively, and the characteristic parameters of cathode spots and plasma distribution were obtained by matlab. The results show that the size of Cr phase decreases, the size of cathode spots decreases, the carrying current decreases, the quantity increases, and the diffusion velocity increases. It is helpful for the uniform distribution of cathode spots, current density on electrode surface and plasma in arc gap. The thermal diffusion rate of Cu phase is faster, and the cathode emission is more likely to occur first in Cu phase. The size of Cr phase decreases, the thermal process time is shortened, and the new cathode spots are generated faster.

To address the problem of mutual constraints between heat input and efficiency in arc additive manufacturing, a BCTW-GIA process is proposed. In this paper, components are manufactured using the BCTW-GIA and T-DW methods. The macroscopic morphology, cooling process, microstructure and properties of the components are analysed. According to the results, the BCTW-GIA method achieves a deposition efficiency of 15.46 kg/h, which is a 123% improvement compared to the T-DW method. The addition of the main wire in the BCTW-GIA method consumed some of the heat, resulting in less heat being applied to the member, and the maximum and average temperatures were reduced by 26% and 13%, respectively, compared to the T-DW method. The BCTW-GIA components have a finer grain size and an average microhardness of 197.17 HV. The BCTW-GIA specimens had higher transverse and longitudinal tensile strengths, which increased by 7% and 10% respectively over the T-DW specimens.