新型高压大功率电力电子器件原理与应用

新型高压大功率电力电子器件原理与应用

一、新型耐高压、大功率电力电子器件的原理及应用(论文文献综述)

邓谊柏,黄家尧,陈挺,冯少玉,李婷婷,杨颖[1](2021)在《城市轨道交通超级电容技术》文中指出超级电容具备功率密度高(2~15k W/kg),循环寿命长(10万~100万次),使用温度范围宽(–40~+70℃)和能量转换效率高(≥90%)等特点,在轨道交通领域可作为储能式有轨电车供电电源、再生制动能量地面储能系统和内燃机辅助启动装置。介绍超级电容储能基本原理,系统说明单体制备工艺以及模组组态方式,总结比较国内外主要厂家的技术特点,中国双电层超级电容已经实现全球单体最大容量12 000 F批量生产,技术处于行业领先水平。针对影响超级电容储能装置使用寿命和安全的因素进行分析,并对轨道交通用超级电容系统未来研发方向进行展望。

胡德燊[2](2021)在《臭氧发生器高频电源的鲁棒控制研究》文中认为臭氧是氧气的同素异形体,由三个氧原子构成,在常温下容易自行分解为氧气。同时臭氧具有极强的氧化性和杀菌能力,并且不产生二次污染,是一种优良的氧化剂和消毒剂。目前国内外学者对臭氧的理化特性和制备方法进行了深入地研究,取得了一系列成果,为臭氧的实际应用提供了坚实的理论基础。介质阻挡放电法(Dielectric Barrier Discharge)制备的臭氧产量大、浓度高,所以广泛应用于工业制备臭氧领域。目前大部分使用此方法制备臭氧的设备还是基于开环控制,不利于设备的稳定运行和长期工作,因此还需在系统的控制方法上进行深入研究。本文使用介质阻挡放电法制备臭氧,采用板式放电结构,使用功率MOSFET管研制出一套频率为20kHz的高频、小型化臭氧发生器。首先对板式臭氧发生器负载进行分析、建模,并把非线性模型转化为线性模型。其次为了提高臭氧发生器系统运行的稳态性能和动态调节特性,采用鲁棒控制方法对臭氧发生器的电源进行闭环控制,使其达到相应的动态性能指标、提高系统的稳定性。使用Matlab搭建仿真模型,验证所设计的鲁棒控制器是否符合相应的指标要求,同时通过设计的鲁棒控制与PI控制进行了对比,进一步证明本文所采用的控制方法的可行性以及对系统鲁棒性能的提升。最后把设计的控制器部署到实际系统中,通过臭氧发生器的运行来验证所设计的鲁棒控制器是否能够在实际中应用。通过仿真结果可以得出在负载参数出现波动时,系统能够快速调节、保证输出的稳定。当出现干扰时,系统同样能够实现干扰的抑制,确保输出的稳定。最后通过实际系统的运行结果可以得出,使用H∞鲁棒控制器能够保证臭氧发生器系统的稳定工作,有利于系统的长期运行。

郎启智[3](2021)在《β-Ga2O3晶体p型掺杂的电子结构、物性研究》文中提出宽禁带半导体材料β-Ga2O3不仅具有良好的化学稳定性,还具有超宽带隙、较短的吸收截止边、较大的击穿电场强度以及超强的透明导电性等优异的物理性能。基于β-Ga2O3研发和设计的场效应晶体管、肖特基二极管、透明导电电极以及日盲紫外探测器等功率器件和探测器表现出优良的光电性能,这使它可能成为研制高频、大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和大规模集成电路的理想材料。此外,β-Ga2O3材料存在宽禁带半导体掺杂不对称问题,其n型掺杂已被理论预测和实验生长证实,但是,其p型掺杂难以实现且尚处于理论探索阶段。目前,为了攻克β-Ga2O3材料p型掺杂这一难题,国内、国外研究工作者对此开展了大量工作,由此β-Ga2O3材料的p型掺杂也成为当前氧化镓材料领域研究的热门课题之一。p型是基于β-Ga2O3材料制作二极管、双极性晶体管、场效应晶体管等功率器件的重要组成部分,p型掺杂研制成功不仅能拓宽β-Ga2O3材料电子器件应用范围,也能为解决宽禁带半导体掺杂不对称问题提供理论参考。本文以β-Ga2O3材料为研究对象,计算其p型掺杂的电子结构和物理性质,旨在为β-Ga2O3晶体p型掺杂提供理论基础。本文将从以下几个方面开展论文研究,并取得如下结论:1、本征β-Ga2O3晶体的电子结构、物理性质以及本征空位缺陷的形成能。首先,本文通过对本征态β-Ga2O3的晶格结构、形成能、能带结构、态密度以及光吸收谱等进行计算,了解本征态下材料的带隙值、态密度结构以及光吸收所分布的波段等电学和光学性质。其次,分别计算三种氧空位和两种镓空位共计五种单本征空位缺陷(VGa1、VGa2、VO1、VO2、VO3)出现的形成能。其形成能计算结果为O1位点氧空位的形成能在三种O空位缺陷中最低,Ga2位点的镓空位形成能小于Ga1位点空位的形成能,这表明O1位点的氧空位较易引入,Ga2位点的镓空位容易形成。2、β-Ga2O3晶体p型单掺的电子结构和物理性质。通过计算非金属(N、F、Cl、Br)单掺β-Ga2O3晶体时非金属原子替位晶体中不同氧空位O原子的形成能。计算结果表明:在富镓缺氧和富氧缺镓条件下,N替位O1位点的O原子形成能最低,极易替换该位置的O原子,F、Cl、Br等非金属原子替位O3位点O原子形成能最低,O3位置O原子相对较易被F、Cl、Br等原子替换。富镓条件更适合非金属掺杂实验生长。N、F、Cl、Br单掺β-Ga2O3晶体显p型掺杂特性,F原子对F掺体系的导电性能无影响。光吸收系数谱显示非金属单掺β-Ga2O3晶体的光学性能未得到明显提升。通过计算金属(Na、Mg、Ca、Cu、Ag、Zn、Cd)单掺β-Ga2O3晶体时金属原子分别替位Ga1和Ga2位点Ga原子的形成能。研究发现:富氧条件更适合金属掺杂的实验生长。金属原子在替换Ga2位点的Ga原子时形成能较低,金属原子替位Ga2位点的Ga原子更容易。金属单掺β-Ga2O3晶体均显p型掺杂特征。Na掺体系的光吸收系数谱相对于本征态下出现明显的蓝移现象,主吸收峰值明显增加,其光学性能应有所改善。3、β-Ga2O3晶体p型共掺的电子结构和物理性质。通过将非金属(N、F、Cl、Br)与金属(Na、Mg、Ca、Cu、Ag、Zn、Cd)组合构成28个共掺杂质对,将其分别掺入β-Ga2O3晶体,计算共掺体系的电子结构和物理性质。在N+金属共掺体系中,金属替位Ga2位点的Ga原子,N原子替位O1位点的O原子。对N+金属共掺后晶体的能带结构、态密度,光吸收系数等进行计算,结果表明N+金属共掺体系均显p型导电特征。N-Ca、N-Cu、N-Ag在深紫外区均出现一个额外吸收峰,谱线可能展宽。对于F、Cl、Br+金属的共掺体系而言,非金属原子F、Cl、Br替位O3位点O原子,金属原子替位Ga2位点的Ga原子。通过计算F+金属、Cl+金属、Br+金属等共掺体系的电子结构和物理性质,研究发现:首先,大部分共掺体系均显p型导电特性,其次,共掺后β-Ga2O3晶体的光学性质得到一些改善,如:F-Cu共掺体系的光吸收系数谱变宽,其主吸收峰峰值增加明显。另一方面,部分共掺体系在近紫外区275nm附近出现一个额外的吸收峰。4、过渡金属掺杂后β-Ga2O3结构可改良宽禁带半导体β-Ga2O3结构的光学和电学性能。采用GGA+U的方法计算了Nb,Mo以及Tc原子掺入β-Ga2O3结构后的形成能、电子结构以及光学性质。研究表明:各掺杂体系的形成能均小于0 e V,这表明Nb,Mo以及Tc原子掺入后β-Ga2O3体系将更加稳定。此外,各掺杂结构的能带结构显示Nb,Mo以及Tc原子属于施主杂质,Nb和Mo单掺后增强了β-Ga2O3体系的导电性能,Tc单掺β-Ga2O3结构引入的深能级成为有效的复合中心,该掺杂体系增加了价带电子向导带跃迁的几率。同时Nb,Mo以及Tc原子掺入后在β-Ga2O3结构的吸收系数以及能量30e V-45e V能量范围内出现了两个吸收峰,并随着掺入原子非金属性的增强,其峰值不断减小,同时还不断的向高能侧移动。

孙建[4](2021)在《基于P型外延层的新型耐高压的SOI-LDMOS的结构设计与仿真研究》文中研究表明基于绝缘体上硅的横向双扩散金属氧化物半导体场效应器件(SOI-LDMOS)具有自隔离效果好、可靠性高、消除衬底辅助耗尽效应等优点。广泛应用于智能功率集成电路和高压功率集成电路等相关领域,由于其典型应用环境往往为高压、高电流和高速能量切换的复杂环境,因此,对器件的性能、热管理及其可靠性要求较高。器件的击穿电压和导通电阻是衡量LDMOS器件性能好坏的两个主要参数,在高压大功率集成电路中,期望提高器件的击穿电压并降低器件的导通电阻,可使器件的性能及可靠性得到很大提升。然而,传统SOI-LDMOS器件中,击穿电压较大时导通电阻很大。因此,针对传统SOI-LDMOS器件的击穿电压与导通电阻存在的上述矛盾问题,本文主要开展了基于P型外延层的新型耐高压的SOI-LDMOS的结构设计与仿真研究,主要研究工作如下:1、针对传统SOI-LDMOS器件的击穿电压与导通电阻存在互为矛盾的问题,提出了一种间距依次递增的多级Ptop层LDMOS(Multi-stage PtopLDMOS,MSPtop-LDMOS)高压功率器件结构设计方法:首先在传统SOI-LDMOS器件的基础上,通过在N型漂移区上方引入P型外延层,形成Ptop层,得到PtopLDMOS器件结构;再将Ptop-LDMOS器件上方的Ptop层进行非等间距分割,进而设计得到具有间距递增的多级P型外延区域的MSPtop-LDMOS器件。2、针对等间距分布的SOI-LDMOS器件存在电场峰值较大以及电场强度分布不均的问题,本文设计了MSPtop-LDMOS器件结构表面的P型外延层以及渐变式的非等间距分布结构,对器件漂移区内的电场分布进行调制并优化后,能够显着降低器件漂移区内的电场峰值;并通过进一步优化器件漂移区内的掺杂浓度,最终得到最优化的MSPtop-LDMOS器件,进而使得器件的导通电阻保持较低水平的情况下,同时提高了击穿电压,在一定程度上缓解了两者的矛盾问题。3、研究了MSPtop-LDMOS器件数学建模方法。通过Sentaurus Workbench对MSPtop-LDMOS器件数学建模,建立了MSPtop-LDMOS高压功率器件的模型,通过增加一层P型外延层工艺和P型外延层的光刻工艺,MSPtop-LDMOS器件具有与COMS工艺兼容且工艺简单的特点。对MSPtop-LDMOS器件的电场分布、击穿电压、输出电压等特性进行了仿真分析。结果表明,较传统SOI-LDMOS器件,Ptop-LDMOS器件击穿电压提高了35.2%、导通电阻增加了28.1%、FOM值提高了0.43倍;MSPtop-LDMOS器件较Ptop-LDMOS器件性能也有较大提升,击穿电压提高了26.3%、导通电阻降低了64.5%、FOM值提高了3.5倍。综上,本文提出的MSPtop-LDMOS器件,其耐压特性、导通特性、品质因子等指标均有了显着的提升,并验证了该器件的实用性。综合表明,本文提出的MSPtop-LDMOS器件的设计结构方法,在一定程度上改善了击穿电压和导通电阻的矛盾关系,并且该器件有利于在智能功率集成电路和高压功率集成电路上的推广。

杜凌志[5](2021)在《大功率毫米波电源模块研究》文中研究说明由于回旋行波管能够在毫米波及以上频段得到大功率输出信号,且还具有工作频带宽、增益高等优点,因此常被用来研制成大功率微波信号源,被广泛应用于军事、工业、卫星等诸多领域中。而电子枪是回旋行波管的重要组成部分之一,其正常工作时需要高压脉冲电源来进行供电,因此对于高压脉冲电源的研究必不可少。高压脉冲电源可分为高压电源和脉冲调制器两个部分。高压电源部分常采用开关电源技术进行设计,移相全桥拓扑是高压大功率电源领域的最好选择。同时,为了提高电源的效率,降低高压电源变压器和开关管的压力,软开关技术和电源模块化设计方式也相继应用于电源设计中。脉冲调制器部分则常采用固态开关串联调制技术进行设计。本文具体设计过程如下:首先,本文对高压电源和脉冲功率技术的发展历史以及趋势进行了介绍,确定高压脉冲电源各部分的设计方式,即移相全桥拓扑结构和固态开关串联调制技术。高压电源方面,为了实现软开关技术,本文在移相全桥拓扑的超前、滞后桥臂上分别加入了辅助网络,并介绍了其的工作原理以及小信号模型。根据电源的指标采用了模块化设计方案,通过设计理论对电源模块各器件进行设计和选择。按照器件参数计算公式以及安全裕量选择相应器件,通过AP法设计变压器。设计电源模块的其余辅助电路,主要包括开关的控制、驱动电路,反馈控制电路,以及故障检测电路、保护以及复位电路。脉冲调制器则采用分层设计方式,每层由多个IGBT串联而成,通过磁耦合的驱动方式来保证开关的一致性,从而保证各IGBT之间电压的均衡;采用高频调制模式替换脉冲调制模式,防止变压器磁芯产生饱和现象;加入过流保护电路和复位电路设计防止调制器损坏。然后,通过PSpice仿真软件对本文所设计的电路进行原理性验证,确保各项功能能够正常运行。最后,对本文所设计好的脉冲电源进行实验测试,测试内容主要包括移相全桥理论的验证、软开关的验证,调制器驱动信号、保护功能验证,以及最后对高压脉冲电源整体的脉冲波形验证和打火保护功能验证,确保本文所设计的高压脉冲电源能够满足回旋行波管的需要。

郑丽君[6](2021)在《基于6H-SiC MPS二极管迅回效应研究分析》文中研究说明随着电力电子技术的快速发展,以碳化硅(SiC)为材料的第三代宽禁带半导体大功率电力电子器件迅猛发展。SiC以其卓越的机械、化学、物理、热学以及电学特性被广泛应用于驱动逆变器、电源、绿色能源汽车、军事、核工业以及航空航天等方面。SiC二极管是结构简单应用最广泛的功率器件,而混合肖特基/PIN二极管(MPS)是典型的双极型,兼具肖特基二极管(SBD)低导通压降、快速转换和PIN二极管高击穿、低漏电流等优势,但单极模式至双极模式的过渡较为复杂,会出现迅回效应,即电路中出现负阻效应,电路必然会出现振荡,并且导致电路抗浪涌能力减弱,严重时热击穿失效,故抑制迅回效应尤为重要。本文以6H-SiC MPS为研究对象,通过理论建模、结构设计、结构参数与工艺参数的数值仿真等方式,对MPS二极管的正向导通、正向迅回效应以及反向开关特性进行多方面、系统性研究和探讨。主要内容如下:(1)理论建模,从简化模型出发,理论上分析MPS二极管的工作原理以及设计依据。(2)结构设计,基于理论建模,对MPS的P+区、漂移区、衬底区以及其他元胞参数设计,包括区域厚度、宽度、占比、掺杂浓度、接触金属等。(3)数值仿真,基于Silvaco软件,选择合适的物理模型对MPS的正向、反向性能仿真。采用单一变量控制法分别对金属功函数、温度、P+结结深以及肖特基区WS占比进行仿真,探究其对正向迅回效应的影响,考虑能否有效的抑制或消除迅回效应,同时折衷反向恢复特性。通过理论建模与数值仿真,得到以下分析结果:(1)利用金属功函数验证6H-SiC MPS二极管中存在双势垒效应,且势垒不均匀分布。金属功函数增大,开启电压增大,转折电压降低,可以很好的抑制迅回效应。(2)温度升高,正向偏置下,开启电压和转折电压均降低,可以抑制迅回效应;反向偏置下,反向恢复峰值电流增大,开关时间增大,但软恢复能力下降。(3)P+结结深增大,正向偏置下,开启电压增大,但转折电压降低,可以削弱迅回效应,不能完全抑制;反向偏置下,反向恢复峰值电流增大,软恢复能力下降,设计时需结合实际工艺水平,综合考虑。(4)WS占比增大,正向偏置下,开启电压下降,但转折电压增大,会加剧迅回效应的产生;反向偏置下,反向恢复峰值电流下降,软恢复能力增加。本文探究金属功函数、温度、P+结结深以及肖特基区WS占比对6H-SiC MPS的迅回效应的影响,并分析了肖特基区域中央垂直轴线、P+N-结区域垂直轴线以及P+N-结结深处横向扩散区域上转前、转时、转后的空穴载流子的浓度分布。同时折衷考虑反向恢复特性,通过优化结构参数和工艺参数,削弱或抑制迅回效应,可显着提高器件的抗浪涌能力、系统的稳定性和可靠性。

刘思伟[7](2020)在《高降压比DC-DC电源研究》文中研究说明随着电力电子技术的不断发展和新型耐高压功率器件的出现,高降压比DC-DC电源已经广泛应用于军事、医疗、通信等领域。本文以设计一款应用于无人机供电的高降压比DC-DC电源为目标,对高降压比DC-DC变换器进行研究。首先,将LLC谐振变换器作为基本拓扑。基于基波分析法和时域分析法对LLC谐振变换器在变频和移相两种控制方式下的工作原理和增益特性进行分析,并对LLC谐振变换器的相轨迹分析法进行介绍。其次,由于基波分析法存在一定的简化和误差,为了更为准确地对LLC谐振变换器的工作原理进行分析,结合相轨迹法,采用基于数值求解的微分方程模型,对谐振频率工作点以及低于谐振频率工作点进行分析,通过PSIM仿真对比验证了微分方程模型的准确性和正确性。在此基础上,修正了LLC谐振变换器的增益曲线,完善了基本工作原理的分析。之后,为了实现高降压比和大功率变换,对几种LLC谐振变换器的组合拓扑进行分析和比较,评价各个拓扑的优劣和参数设计难度,选取最优的可行方案,实现高降压比变换器的设计优化和性能改善。在此基础上,进行变换器参数设计,同时完成硬件电路和控制电路的设计以及器件选型,并基于PSIM完成仿真分析。最后,搭建一台输入为790V输出为48V功率为8kW的实验样机,验证了参数设计的合理性。

乔文[8](2019)在《主动配电网中固态变压器优化配置研究》文中认为基于电力电子技术的迅猛发展,电力电子变换装置作为可提供交直流配电形式转换、分布式能源接入调控等功能的关键设备,已渐成为配网中的核心装置。固态变压器(Solid State Transformer,SST)基于全控型电力电子器件,除电压变换、电能传输和电气隔离等传统变压器的基本功能外,还兼具有功无功功率调节、端口电压控制、谐波控制等灵活柔性调节能力。同时,SST可以实现不同配电子网互联,为传统配电网向复杂交直流混合配网发展提供技术支撑。本文围绕主动配电网中SST的配置优化研究,主要工作如下:1)建立交直流混合配电网中多端口SST的等效运行模型,得到考虑多端口不同控制方式下的端口控制参数方程。讨论了SST不同端口组合下接入主动配网中的接入方式,为SST在主动配网中的优化配置研究提供理论支撑。2)针对规划-运行联合优化问题,考虑分布式电源(Distributed Generation,DG)时序多场景运行模型,对原始入侵杂草优化算法在搜索策略及计算架构两方面进行改进,提出适用于多场景运行-规划模型的双层主从式改进入侵杂草优化算法。利用交流配电网中SST双层优化配置模型,验证了算法的快速性和收敛性。3)针对SST在交流配电网中代替传统变压器问题,充分考虑SST与配网有功无功协调运行作用,建立计及交流配网有功无功协调运行的SST双层优化配置模型。针对SST在交直流配电网中的不同接入方式问题,充分考虑SST与交直流配电网主动调控协调运行作用,建立计及不同接入方式的SST双层优化配置模型。针对SST与DG在交直流配电网中配置优化相互影响问题,建立DG与SST在交直流配电网中的双层协调优化配置模型。依次通过算例进行对比分析,所建模型对SST在主动配电网中的优化配置方案求解,均实现了系统运行稳定性与规划经济性的提升。

吕红强[9](2019)在《适用于微小卫星的高性能一体化电源控制器研究》文中认为近几年来,微小卫星技术发展迅速,突出的特点有以下几个方面:体积小、重量轻、功率密度高、集成度高、研制成本较低、运输方便、发射灵活、组网快,而且由于微小卫星研制周期较短,在轨寿命相对较短,可以采用新的技术流程、新的研制方法、新技术和新材料,以实现任务的需要。目前,很多研究机构、私人公司、大学等都在开展微小卫星技术的研究,加大研发的投入力度,微小卫星已经成为卫星未来发展的重要方向。深圳航天东方红海特卫星有限公司已发射和即将发射的微小卫星共有14颗,电源控制器都为定制产品,还未实现模块化和通用化设计,研制周期长,成本较高。开拓一号B星电源控制器开始尝试采用工业成熟的MPPT控制芯片,但跟踪精度和控制效率还有待进一步提高,其他卫星都采用S3R调节方式,太阳电池阵输出电压受到蓄电池组电压的钳位,无法输出最大功率,能源利用率不高,功率密度和集成度都较低。二次电源变换多采用Interpoint公司和VPT公司生产的隔离式DC/DC模块,效率较低,热耗大,从而导致热设计代价较高。开拓一号A星电源控制器首次使用了国产厚膜SHLCL-28型固态功率控制器,具备初步的故障诊断和处理能力,但还无法覆盖设备的所有关键电路,无法对故障进行预测。另外,卫星在轨运行期间受到空间辐射环境的影响,会导致器件参数漂移、加速老化,甚至损坏。太阳电池阵输入功率调节电路是卫星的能源命脉,导通和关断损耗较大,使得在轨工作温度一般较高,有些卫星的分流管因为热设计不合理而失效。碳化硅器件具有优异的抗辐照性能,而且导通和关断速度快,可以在更高的频率下工作,可以探索碳化硅器件在电源控制器中的应用。本文从公司微小卫星研制过程中存在的问题入手,采用MPPT拓扑结构和高集成度芯片构建电源控制器,集成下位机、二次电源变换和配电功能,并且优化健康检测及故障诊断的处理能力,提高电源控制器的集成度和可靠性,研究碳化硅器件应用于电源控制器的可行性,研制出模块化的工程样机,并开展环境适应性试验,为后续的飞行验证奠定基础。

闫志强[10](2015)在《级联多电平静止同步补偿器及其控制技术的研究》文中进行了进一步梳理当前,随着电力系统的不断发展,大量投入的非线性、冲击性且功率因数低的装置给电网运行、电网质量造成严重的挑战。因此,维护电压稳定、降低谐波污染、提高功率因数对保障电力系统稳定运行十分重要。级联型多电平静止同步补偿器作为提高功率因数的柔性交流输电设备代表,能有效的解决电能质量问题。论文在MATLAB/simulink软件中搭载仿真模型,验证了各控制策略的可行性。主要做了以下四个方面的工作第一,通过分析STATCOM无功补偿的基本原理,对比了基于瞬时无功功率理论的几种电流检测方法,采用了基于陷波器的dq变换的正、负序电流检测法,该法能实现基波正、负序电流分离,为不平衡系统控制提供了精确的电流参考值。第二,讨论了几种多电平拓扑的结构,选用了模块化、易扩展且电压输出谐波含量低的“Y”级联多电平逆变器作为STATCOM主电路,并对主电路中H桥的级联数目、器件参数的选取原则做了定量分析,结合具体算例给出了详细的参数。并选择适合级联多电平的载波平移正弦脉冲宽度调制作为调制技术。第三,针对STATCOM面临的无功补偿与直流侧电压均压双重目标,本文采取了通过主层直流侧稳压与电流直接解耦综合控制所得到的第一级输出指令后,再通过次层、基层稳压策略所得的微调信号对第一级输出指令进行修正改进,配合以改进的载波平移调制即实现了无功补偿的需要,又很好地解决了直流侧电压均衡问题。改进的单极倍频载波平移调制采用载波反向方式,运用改进的调制波与载波比较以此控制各H桥的开关器件导通状态,该法相当于提高了开关频率,可增加输出电压的脉动频率,在保障了STATCOM安全运行的同时,有效地抑制了高次谐波的产生。第四,负载不平衡为最常见的不平衡系统,应用平衡系统的补偿方法不能适用于不平衡系统,不能完成提供无功补偿、提高功率因数的目标。论文为此提出了正、负两子系统的叠加控制。仿真分析证实:该控制方法能在负载不平衡时较好发挥无功补偿性能,有效的减小了电流不平衡度、提高电能质量。

二、新型耐高压、大功率电力电子器件的原理及应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、新型耐高压、大功率电力电子器件的原理及应用(论文提纲范文)

(1)城市轨道交通超级电容技术(论文提纲范文)

1 超级电容的基本原理
    1.1 EDLC原理
    1.2 新型超级电容器
    1.3 国内外主要厂家及产品技术特点
2 模组和系统技术
3产品的安全和寿命分析
    3.1产品安全
    3.2 产品寿命
4 轨道交通储能系统技术发展趋势
    4.1 高比能量储能系统研发
    4.2 高可靠均衡系统和控制策略研究
    4.3 高效热管理系统的研制
5 结论

(2)臭氧发生器高频电源的鲁棒控制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 介质阻挡放电技术应用研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 研究内容
第二章 臭氧发生器系统设计
    2.1 系统总体结构
    2.2 整流电路设计
    2.3 电路参数计算
    2.4 逆变电路的设计
        2.4.1 拓扑分析与比较
        2.4.2 全桥电路设计
        2.4.3 逆变电路控制方法
    2.5 变压器设计
    2.6 辅助电源设计
    2.7 采样电路设计
    2.8 故障保护电路设计
    2.9 实验样机
    2.10 本章总结
第三章 鲁棒控制器设计
    3.1 放电室等效模型
    3.2 臭氧发生器数学模型建立
    3.3 建立状态方程
    3.4 结构不确定性描述
    3.5 系统控制框图
    3.6 控制系统的性能指标
    3.7 H_∞控制器设计
    3.8 本章总结
第四章 臭氧发生器系统仿真和实验结果
    4.1 仿真模型建立
    4.2 仿真参数选择
    4.3 仿真对比与结果分析
        4.3.1 稳态分析
        4.3.2 负载波动分析
        4.3.3 系统干扰分析
    4.4 实验结果与分析
    4.5 本章总结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢

(3)β-Ga2O3晶体p型掺杂的电子结构、物性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 氧化镓的晶体结构和基本性质
        1.2.1 氧化镓的晶体结构
        1.2.2 β-Ga_2O_3的基本性质
    1.3 β-Ga_2O_3器件发展与应用
        1.3.1 β-Ga_2O_3功率器件
        1.3.2 透明导电电极
        1.3.3 β-Ga_2O_3探测器
    1.4 β-Ga_2O_3性质国内外研究现状
        1.4.1 本征缺陷
        1.4.2 n型掺杂
        1.4.3 p型掺杂
    1.5 论文研究意义
    1.6 论文结构
第2章 理论基础与计算方法
    2.1 序言
    2.2 理论基础
        2.2.1 绝热近似与单电子近似
        2.2.2 密度泛函理论
    2.3 交换关联泛函
        2.3.1 Local Density Approximation
        2.3.2 广义梯度近似
        2.3.3 DFT修正(DFT+U)
        2.3.4 杂化泛函理论
    2.4 计算方法
        2.4.1 平面波方法
        2.4.2 赝势方法
    2.5 VASP计算软件简介
第3章 本征β-Ga_2O_3晶体的基本物性和本征缺陷的理论研究
    3.1 引言
    3.2 计算步骤
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 本征β-Ga_2O_3晶格常数
        3.3.2 β-Ga_2O_3晶体本征缺陷的形成能
    3.4 小结
第4章 β-Ga_2O_3晶体P型单掺电子结构、物性研究
    4.1 引言
    4.2 计算方法和参数设置
    4.3 β-Ga_2O_3晶体p型非金属单掺
        4.3.1 形成能
        4.3.2 结构优化
        4.3.3 电学和光学性质
    4.4 β-Ga_2O_3晶体p型金属单掺
        4.4.1 形成能
        4.4.2 结构优化
        4.4.3 电学和光学性质
    4.5 小结
第5章 β-Ga_2O_3晶体P型共掺的电子结构、物性研究
    5.1 引言
    5.2 计算方法和步骤
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 N+金属
        5.3.2 F+金属
        5.3.3 Cl+金属
        5.3.4 Br+金属
    5.4 小结
第6章 过渡金属掺杂β-Ga_2O_3晶体电子结构、光电性能的理论研究
    6.1 引言
    6.2 计算模型与方法
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 几何结构与稳定性分析
        6.3.2 电子结构
        6.3.3 态密度
        6.3.4 光学性质
    6.4 小结
第7章 总结与展望
致谢
参考文献
附录
    攻读博士学位期间已发表的论文
    插图列表
    表格列表
    重要词汇缩写对照

(4)基于P型外延层的新型耐高压的SOI-LDMOS的结构设计与仿真研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 LDMOS功率器件结构国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
第二章 SOI-LDMOS器件的耐压特性研究
    2.1 LDMOS器件的主要耐压技术
        2.1.1 降低表面电场技术
        2.1.2 超结技术
        2.1.3 SOI技术
    2.2 绝缘衬底硅技术
        2.2.1 SOI结构概述
        2.2.2 SOI工艺技术
    2.3 基于SOI结构的LDMOS器件的耐压模型
    2.4 常见的SOI-LDMOS器件的改进结构
        2.4.1 场板结构
        2.4.2 半绝缘多晶硅场板结构
        2.4.3 漂移区线性掺杂结构
    2.5 高压大功率SOI-LDMOS器件的设计流程
    2.6 本章小结
第三章 基于P型外延层的新型SOI-LDMOS的结构设计
    3.1 引言
    3.2 基于P型外延层的SOI-LDMOS器件新结构设计
        3.2.1 衬底辅助耗尽效应概述
        3.2.2 Ptop-LDMOS器件结构设计
        3.2.3 MSPtop-LDMOS器件结构设计
    3.3 MSPtop-LDMOS器件结构的机理分析
        3.3.1 横向耐压机理研究
        3.3.2 纵向耐压机理研究
    3.4 Ptop层感应电荷自适应平衡机制
    3.5 MSPtop-LDMOS器件的主要参数设计
        3.5.1 沟道区的设计
        3.5.2 漂移区的设计
    3.6 MSPtop-LDMOS器件的工艺制备流程
    3.7 本章小结
第四章 基于P型外延层的新型SOI-LDMOS的仿真分析
    4.1 引言
    4.2 Ptop-LDMOS器件的仿真结果分析
        4.2.1 耐压与导通特性分析
        4.2.2 空间电荷对耐压的影响
    4.3 MSPtop-LDMOS器件的仿真结果分析
        4.3.1 耐压与导通特性分析
        4.3.2 电场与电势的对耐压的影响
    4.4 漂移区掺杂浓度对器件优化的影响分析
    4.5 三种器件的品质因数FOM分析
    4.6 与传统RESURF改进型结构的性能对比
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文工作总结
    5.2 后续工作展望
参考文献
攻读硕士期间的学术活动及成果情况

(5)大功率毫米波电源模块研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 高压电源概述
        1.1.2 高压脉冲调制器概述
    1.2 国内外研究历史和发展现状
    1.3 本文研究内容以及特点
第二章 移相全桥DC/DC变换器设计理论
    2.1 移相全桥DC/DC变换器基本电路结构
    2.2 移相全桥DC/DC变换器软开关设计
    2.3 移相全桥DC/DC变换器工作原理
    2.4 移相全桥DC/DC变换器小信号模型
    2.5 反馈控制原理
    2.6 本章小结
第三章 移相全桥DC/DC变换器模块设计
    3.1 设计方案
    3.2 移相全桥DC/DC变换器模块的设计指标
    3.3 器件参数设计
        3.3.1 IGBT的参数计算及选取
        3.3.2 IGBT并联电容和辅助回路电感电容的选取
        3.3.3 功率回路谐振电感、电容的选取
        3.3.4 变压器设计
        3.3.4.1 变压器磁芯选择
        3.3.4.2 变压器匝数设计
        3.3.4.3 导线设计
    3.4 IGBT控制和驱动电路
        3.4.1 IGBT控制电路
        3.4.2 IGBT驱动电路
    3.5 反馈控制电路设计
    3.6 故障检测电路设计
    3.7 保护与复位电路
    3.8 PSpice电路仿真
        3.8.1 开关模态验证
        3.8.2 辅助回路验证
    3.9 本章小结
第四章 固态高压脉冲调制器设计
    4.1 调制器均压设计
    4.2 调制器驱动控制方法
    4.3 高压脉冲调制器驱动方法和结构设计
        4.3.1 调制器低压侧控制电路设计
        4.3.2 调制器高压侧驱动电路设计
    4.4 调制器器件选择及副边结构设计
    4.5 调制器保护电路设计
        4.5.1 调制器过流保护电路设计
        4.5.2 调制器过压保护电路设计
    4.6 调制器电路PSpice仿真验证
        4.6.1 调制器驱动电路仿真验证
        4.6.2 调制器保护功能验证
        4.6.2.1 过压保护
        4.6.2.2 过流保护
    4.7 本章小结
第五章 大功率高压脉冲电源实验测试
    5.1 高压电源实验测试
    5.2 调制器低压实验测试
        5.2.1 调制器驱动控制信号实验测试
        5.2.2 调制器保护功能实验测试
        5.2.2.1 调制器保护功能实验测试
        5.2.2.2 调制器复位功能实验测试
    5.3 高压脉冲电源实验测试
        5.3.1 脉冲波形测试
        5.3.2 打火保护功能测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果

(6)基于6H-SiC MPS二极管迅回效应研究分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 碳化硅材料简介
        1.1.1 碳化硅材料的发展历程
        1.1.2 碳化硅材料的特性
    1.2 碳化硅功率器件及MPS二极管现状分析
        1.2.1 碳化硅功率器件的研究现状
        1.2.2 MPS二极管现状分析
    1.3 MPS的迅回效应研究意义
    1.4 论文主要内容和结构安排
2 6H-SiC MPS的基本理论
    2.1 6H-SiC MPS的结构
    2.2 6H-SiC MPS的工作原理
        2.2.1 金属-半导体接触
        2.2.2 6H-SiC MPS的正向导通特性
        2.2.3 6H-SiC MPS的反向击穿特性
        2.2.4 6H-SiC MPS的反向恢复特性
    2.3 6H-SiC MPS的迅回效应
    2.4 本章小结
3 6H-SiC MPS二极管的结构设计及设计方法
    3.1 仿真软件的简介
    3.2 仿真模型的选择
        3.2.1 Shockley-Read-Hall复合模型
        3.2.2 迁移率模型
        3.2.3 碰撞电离模型
        3.2.4 晶格加热模型
    3.3 6H-SiC MPS结构参数设计
        3.3.1 P~+区设计
        3.3.2 漂移区的设计
        3.3.3 其它元胞参数的设计
    3.4 本章小结
4 6H-SiC MPS二极管迅回效应的特性仿真
    4.1 6H-SiC MPS二极管的特性
        4.1.1 正向开启特性
        4.1.2 正向迅回效应
        4.1.3 反向恢复特性
        4.1.4 小结
    4.2 金属功函数对MPS特性的影响
        4.2.1 双势垒特性
        4.2.2 迅回效应
        4.2.3 小结
    4.3 温度对MPS特性的影响
        4.3.1 迅回效应
        4.3.2 反向恢复特性
        4.3.3 小结
    4.4 P+结结深对MPS特性的影响
        4.4.1 迅回效应
        4.4.2 反向恢复
        4.4.3 小结
    4.5 W_S占比对MPS特性的影响
        4.5.1 迅回效应
        4.5.2 反向恢复
        4.5.3 小结
    4.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文

(7)高降压比DC-DC电源研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 高降压比变换器应用背景
    1.2 非隔离型高降压比DC-DC变换器
    1.3 隔离型高降压比DC-DC变换器
        1.3.1 隔离型DC-DC变换器
        1.3.2 高降压比LLC谐振变换器拓扑
        1.3.3 LLC谐振变换器
    1.4 本文主要工作
2 LLC谐振变换器工作原理与特性分析
    2.1 变频控制下LLC谐振变换器工作原理和增益特性
        2.1.1 工作原理
        2.1.2 增益特性
    2.2 移相控制下LLC谐振变换器工作原理和增益特性
        2.2.1 工作原理
        2.2.2 增益特性
    2.3 LLC谐振变换器相轨迹分析
    2.4 本章小结
3 LLC谐振变换器数学模型
    3.1 谐振频率工作点数学模型
        3.1.1 微分方程模型
        3.1.2 周期初始值计算
        3.1.3 数值解计算
    3.2 低于谐振频率工作点数学模型
        3.2.1 微分方程模型
        3.2.2 周期初始值计算
        3.2.3 数值解计算
    3.3 增益曲线修正
    3.4 本章小结
4 高降压比LLC拓扑分析
    4.1 副边整流网络拓扑
    4.2 开关网络拓扑
    4.3 谐振网络拓扑
        4.3.1 输入端串联输出端并联型LLC谐振变换器
        4.3.2 输入端并联输出端并联型LLC谐振变换器
        4.3.3 变压器原边串联副边并联型LLC谐振变换器
        4.3.4 三种拓扑对比分析
    4.5 本章小结
5 高降压比LLC谐振变换器实验平台设计
    5.1 参数设计
        5.1.1 变压器变比设计
        5.1.2 谐振网络设计
    5.2 主电路设计
    5.3 控制电路设计
        5.3.1 驱动电路设计
        5.3.2 电压采样电路设计
        5.3.3 通信电路设计
        5.3.4 控制策略
    5.4 本章小结
6 仿真与实验
    6.1 仿真
    6.2 实验结果
    6.3 本章小结
7 结论
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(8)主动配电网中固态变压器优化配置研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 主动配电网的研究现状
        1.2.2 主动配电网中固态变压器的研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 分布式电源及主动配电网潮流计算模型
    2.1 分布式电源计算模型
        2.1.1 风机发电模型
        2.1.2 光伏发电模型
        2.1.3 分布式电源典型场景生成
    2.2 主动配电网潮流计算模型
        2.2.1 交流配电网潮流模型
        2.2.2 直流配电网潮流模型
        2.2.3 电压源型换流器潮流模型
    2.3 本章小结
第3章 主动配电网中固态变压器模型
    3.1 固态变压器的工作原理
    3.2 固态变压器的稳态等效模型
    3.3 固态变压器在主动配电网中的接入方式
    3.4 本章小结
第4章 双层主从式改进入侵杂草算法
    4.1 原始入侵杂草算法
        4.1.1 基本算法流程
        4.1.2 算法评价
    4.2 改进的入侵杂草算法
        4.2.1 基于混沌算法的初始种群生成
        4.2.2 基于Lévy飞行的扩散方式
        4.2.3 基于最优个体比例的种子数调节
        4.2.4 自适应性差分进化机制
    4.3 面向双层规划模型的改进入侵差分杂草算法
        4.3.1 双层规划模型
        4.3.2 主从计算架构
        4.3.3 双层主从式改进的IWO算法流程
    4.4 本章小结
第5章 主动配电网中固态变压器的优化配置
    5.1 SST在交流配电网中的配置优化
        5.1.1 数学建模
        5.1.2 算例系统
        5.1.3 结果分析
    5.2 SST在交直流配电网中的配置优化
        5.2.1 数学建模
        5.2.2 算例系统
        5.2.3 结果分析
    5.3 SST与DG在交直流配电网中的协调配置优化
        5.3.1 数学建模
        5.3.2 算例系统
        5.3.3 结果分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢

(9)适用于微小卫星的高性能一体化电源控制器研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及目的和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 研究问题
    1.3 研究内容与方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
第2章 电源控制器硬件设计
    2.1 引言
    2.2 MPPT功率调节模块设计
        2.2.1 MPPT算法选择
        2.2.2 MPPT算法硬件电路
        2.2.3 太阳电池阵功率调节器(APR)电路设计
        2.2.4 基于电导增量法的MPPT控制策略的仿真分析
    2.3 蓄电池组放电开关控制设计
    2.4 二次电源变换电路设计
    2.5 过流保护电路设计
    2.6 本章小结
第3章 自主供配电及能源健康管理方法研究
    3.1 引言
    3.2 自主供配电及能源健康管理的设计
    3.3 卫星供配电在轨安全关联性建模及健康评价
    3.4 供配电在线故障诊断技术
    3.5 自主控制下位机的设计与研制
    3.6 本章小结
第4章 电源控制器的空间环境适应性试验
    4.1 引言
    4.2 辐照总剂量试验
        4.2.1 试验条件
        4.2.2 试验状态
    4.3 常压热循环试验
    4.4 热真空试验
        4.4.1 试验条件
        4.4.2 试验状态
    4.5 试验结果
        4.5.1 MPPT跟踪精度测试
        4.5.2 母线纹波测试
        4.5.3 二次电源输出特性测试
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历

(10)级联多电平静止同步补偿器及其控制技术的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 无功功率的产生及其影响
        1.1.2 无功补偿的意义
    1.2 补偿装置发展
        1.2.1 柔性交流输电技术概述
        1.2.2 柔性交流输电设备中的补偿装置
    1.3 静止无功同步补偿器的研发现状和发展趋势
        1.3.1 级联H桥型STATCOM总体构成
        1.3.2 级联H桥型STATCOM研究重点
    1.4 本文研究内容
第二章 无功补偿基本理论及电流检测方法
    2.1 静止同步补偿器无功补偿基本原理
        2.1.1 忽略损耗的STATCOM原理
        2.1.2 未忽略损耗的STATCOM
    2.2 电压型STATCOM主电路拓扑结构分析
        2.2.1 多重化结构
        2.2.2 多电平结构
    2.3 瞬时无功功率理论
        2.3.1 基于 αβ 正交坐标变换方法
        2.3.2 dq坐标变换法
    2.4 基于瞬时无功功率的电流检测方法
        2.4.1 pq检测法
        2.4.2 ip-iq检测法
        2.4.3 dq坐标变换检测法
    2.5 本章小结
第三章 主电路参数选取原则及调制技术
    3.1 级联多电平STATCOM连接方式及数学模型
        3.1.1 连接方式比较
        3.1.2“Y”型级联STATCOM数学模型
    3.2 算例分析对器件参数选取原则
        3.2.1 算例分析中连接电抗选取
        3.2.2 算例分析中直流电容C选取
        3.2.3 算例分析中IGBT选取
    3.3 级联STATCOM调制技术
        3.3.1 载波层叠PWM
        3.3.2 载波平移PWM法
    3.4 本章小结
第四章 系统平衡下直流稳压与无功补偿双重控制
    4.1 电流直接解耦与分层稳压控制
        4.1.1 直流侧电压不平衡现象的原因
        4.1.2 主层直流侧稳压与电流直接解耦综合控制
    4.2 次层、基层稳压控制
        4.2.1 次层直流侧稳压控制
        4.2.2 基层直流侧稳压控制
        4.2.3 改进载波平移调制与器件控制
    4.3 仿真分析
    4.4 本章小结
第五章 系统不平衡时的控制策略
    5.1 负载不平衡时相序分离
        5.1.1 延迟法正、负序分量检测
        5.1.2 基于陷波器的二次谐波滤除法
    5.2 负载不平衡时无功、负序综合控制方法
        5.2.1 不平衡时正、负两个子系统叠加模型
        5.2.2 无功与负序综合补偿控制方法
    5.3 仿真分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢

四、新型耐高压、大功率电力电子器件的原理及应用(论文参考文献)

  • [1]城市轨道交通超级电容技术[J]. 邓谊柏,黄家尧,陈挺,冯少玉,李婷婷,杨颖. 都市快轨交通, 2021
  • [2]臭氧发生器高频电源的鲁棒控制研究[D]. 胡德燊. 北方工业大学, 2021(01)
  • [3]β-Ga2O3晶体p型掺杂的电子结构、物性研究[D]. 郎启智. 贵州大学, 2021
  • [4]基于P型外延层的新型耐高压的SOI-LDMOS的结构设计与仿真研究[D]. 孙建. 合肥工业大学, 2021(02)
  • [5]大功率毫米波电源模块研究[D]. 杜凌志. 电子科技大学, 2021(01)
  • [6]基于6H-SiC MPS二极管迅回效应研究分析[D]. 郑丽君. 兰州交通大学, 2021(02)
  • [7]高降压比DC-DC电源研究[D]. 刘思伟. 北京交通大学, 2020(03)
  • [8]主动配电网中固态变压器优化配置研究[D]. 乔文. 天津大学, 2019(01)
  • [9]适用于微小卫星的高性能一体化电源控制器研究[D]. 吕红强. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
  • [10]级联多电平静止同步补偿器及其控制技术的研究[D]. 闫志强. 河北工业大学, 2015(03)

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新型高压大功率电力电子器件原理与应用
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