直流电压前馈控制数字逆变电源设计与实现

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基于DSP的数字逆变电源的设计(毕业设计)

本科毕业设计说明书基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计THE DESIGN OF DIGITAL INVERTER BASED ONTMS320LF2407A学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：2013年06 月01 日基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计摘要逆变电源是一种采用电力电子技术是进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。

逆变电源技术是一门综合性的产业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。

逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。

电源技术的发展使得数字控制系统控制的电源取代传统电源已成为必然。

逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。

目前逆变电源的核心部分就是逆变器和其控制部分，虽然在控制方法上已经趋于成熟，但是其控制方法实现起来还是有所困难。

因此，对逆变电源的控制和逆变器进行深入研究具有很大的现实意义。

随着现代科学技术的迅猛发展，逆变技术目前已朝着全数字化、智能化、网络化的方向发展。

而作为专用的DSP的出现，更是为研究和设计新型的逆变电源提供了更方便、更灵活、功能更强大的技术平台。

本文采用美国德州仪器公司(TI)新近推出的一种TMS320LF2407A数字信号处理器，作为逆变电源中的核心控制部分进行研究。

以实现所研制的逆变装置能输出标准的正弦交流电。

本文主要分析了变频电源技术现状、发展趋势和存在的难点，指出论文的研究内容和意义。

详细讨论了逆变器的SPWM调制法工作原理，介绍了数字实现时对称规则采样法和不对称规则采样法的特点。

通过分析SPWM波形产生规律和特点，选择了以不对称规则采样法为基础实现的单极性SPWM控制，并且具体介绍了DSP实现SPWM。

文中设计出了整个逆变电源的硬件结构，其主要核心部分是IPM和DSP控制部分。

逆变电源课程设计

课程设计报告题目：逆变电源设计姓名：xxx学号：xxx逆变电源设计一、方案论证1、设计实现要求本次课程设计要求对逆变电源进行Matlab仿真研究，输入为100V，输出为380V、50Hz三相交流电，采用PWM斩波控制技术，建立Matlab仿真模型并得到实验结果。

2、设计方案确定由于要求的输出为380V、50Hz三相交流电，显然不能直接由输入的100V直流电逆变产生，需将输入的100V直流电压通过升压斩波电路提高电压，再经过逆变过程及滤波电路得到要求的输出。

设计思路：根据课本所学的，可以采用升压斩波电路和三相电压型桥式逆变电路的组合电路，将升压后的电压作为逆变电路的直流侧，得到三相交流电，同时采用PWM控制技术，使其频率为50HZ。

根据直流侧电源性质不同，逆变电路可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。

这里的逆变电路属电压型。

采用等腰三角波作为载波，用SPWM进行双极性控制。

该电路的输出含有谐波，除了使波形具有对称性减少谐波和简化控制外，还需要专门的滤波电路进行滤波。

滤波电路采用RLC滤波电路。

设计思路如下：二、原理简介1、升压斩波电路工作原理：t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流i o按指数曲线上升。

t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压u o近似为零，负载电流呈指数曲线下降。

通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小数量关系：电流连续负载电压平均值： t on ——V 通的时间 t off ——V 断的时间 a--导通占空比E E Tt E t t t U α==+=on off on on o负载电流平均值：电流断续，U o 被抬高，一般不希望出现。

2、三相电压型桥式逆变电路基本工作方式——180°导电方式每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120 °。

任一瞬间有三个桥臂同时导通。

每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。

逆变电源的几种控制算法

逆变电源的几种控制算法逆变电源广泛运用于各类：电力、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车、船舶、太阳能及风能发电领域。

在电路中将直流电转换为交流电的过程称之为逆变，这种转换通常通过逆变电源来实现。

这就涉及到在逆变过程中的控制算法问题。

只有掌握了逆变电源的控制算法，才能真正意义上的掌握逆变电源的原理和运行方式，从而方便设计。

在本篇文章当中，将对逆变电源的控制算法进行总结，帮助大家进一步掌握逆变电源的相关知识。

逆变电源的算法主要有以下几种。

数字PID控制PID控制是一种具有几十年应用经验的控制算法，控制算法简单，参数易于整定，设计过程中不过分依赖系统参数，鲁棒性好，可靠性高，是目前应用最广泛、最成熟的一种控制技术。

它在模拟控制正弦波逆变电源系统中已经得到了广泛的应用。

将其数字化以后，它克服了模拟PID控制器的许多不足和缺点，可以方便调整PID参数，具有很大的灵活性和适应性。

与其它控制方法相比，数字PID具有以下优点：PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，控制过程快速、准确、平稳，具有良好的控制效果。

PID控制在设计过程中不过分依赖系统参数，系统参数的变化对控制效果影响很小，控制的适应性好，具有较强的鲁棒性。

PID算法简单明了，便于单片机或DSP实现。

采用数字PID控制算法的局限性有两个方面。

一方面是系统的采样量化误差降低了算法的控制精度；另一方面，采样和计算延时使得被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统，造成PID控制器稳定域减少，增加了设计难度。

状态反馈控制状态反馈控制可以任意配置闭环控制系统的极点，实现了逆变电源控制系统极点的优化配置，有利于改善系统输出的动态品质，具有良好的瞬态响应和较低的谐波畸变率。

但在建立逆变器的状态模型时将负载的动态特性考虑在内，因此状态反馈控制只能针对空载和已知的负载进行建模。

由于状态反馈控制对系统模型参数的依赖性很强，使得系统的参数在发生变化时易导致稳态误差的出现和以及动态特性的改变。

基于单片机的逆变电源设计说明

摘要本设计是基于单片机STC而设计的纯正弦波逆变电源。

额定输入电压为12V 的直流电，输出为50Hz,220V的交流电。

额定输出功率为300W。

设计了全方位的保护电路。

包含了可以根据温度来控制散热风扇的开启。

实现了输入低压、过压的关断功能。

当输入的电压过低时，停止逆变，可以防止损坏蓄电池，当输入的电压过高时，停止逆变，可以防止损坏芯片。

拥有输入防反接功能，当输入正负极接错时，关断输入与后级电路的连接，不会烧坏芯片或蓄电池。

采用了一个液晶屏来显示输出的电压，输出频率等信息。

采用了两个发光二极管来指示工作状态。

采用了一个蜂鸣器，当产生错误时，发出蜂鸣报警。

输出的交流电为标准的正弦波，而不是方波或修正波，可以实现更宽围的带负载能力。

根据测试，转换效率在85%以上，输出稳定，达到了良好的实验效果。

关键词：单片机，逆变电源，正弦波，反接保护AbstractThe design is based on STC microcontroller designed for pure sine wave inverter. Rated input voltage of 12V DC, output is 50Hz, 220V AC. Rated output power of 300W. Designed a full range of protection circuits. Can be included to control the temperature on the cooling fan. Achieve a input voltage, overvoltage shutdown function. When the input voltage is too low, the inverter is stopped, to prevent damage to the battery, when the input voltage is too high, the inverter is stopped to prevent damage to the chip. Has the input anti-reverse function when the input is negative then the wrong time, and after the shutdown input stage circuit connections will not burn chips or batteries. Uses a liquid crystal screen to display the output voltage, output frequency and other information. Uses two light emitting diodes to indicate the operating status. Uses a buzzer when an error occurs, the alarm beeps. The standard AC output sine wave, rather than a square wave or modified wave, a wider range can be achieved with a load capacity. According to the test, the conversion efficiency of more than 85%, stable output, to achieve a good experimental results.Key Words:MCU,Inverter,Sine wave, reverse polarity protection目录1引言41.1系统研究的背景41.2 系统研究的意义52 系统的工作原理与结构52.1系统的工作原理52.2系统的硬件结构92.3系统的软件设计103 系统的硬件设计113.1主控制器113.2 DC-DC模块123.3 DC-AC模块163.4 保护模块213.5直流5V电路设计233.6显示与报警模块234.系统的软件设计244.1开发环境介绍254.2 SPWM程序设计284.4液晶驱动程序设计344.5 输出采样程序设计385完毕语40致41参考文献41附录一系统原理图42附录二系统源程序错误!未定义书签。

基于DSP的前馈控制变压变频逆变电源设计

ＦｕｄｔｎＰｏｅｔＳｐｏｅｙＮｔｎａｕａＳｉｃｏｎａｉｆＣｉａＮ．０４７１）ＰｏｉｃａＮｔｒｏｎａｉｒｊｃ：ｕｐｒｄｂａｏａＮｔｒｌｃｎｅＦｕｄｔｎｏｈ（ｏ５４３００；ｒｎｉａａｏｔｉｌｅｏｎｖｌｕｌＳｉｎｅＦｕｄｔｎｏｈｊｎ（ｏＸ１６７）ＳｉｔｉａｄＥｕａｏａＤｖｌｉｇＰｏｒｍｏＤｌｎＰｗｒｃｃｏｎａｏｆＺｅａｇＮ．０８３；ｃｎｉｃｎｄｃｔｎｅｅｐｎｒｇａｆｅａｏｏｅｅｉｉｅｆｉｌｏｔ
第４４卷第１期１
２０年１０１１月
电力电子技术
ＰｗｅｅｔｏｉｓｏｒＥｌｃｒｎｃ
Ｖｏ．４．Ｎ．１１４ｏ１Ｎｏｅｅ０ｌｖｍｂｒ２Ｏ
基于ＤＰ的前馈控制变压变频逆变电源设计Ｓ
范子林，王）ｃｍａｄｗｔａｏｓｋｄｆｔｐａｃｎｏｉｇｍａｓｉｐｅｅｔｄＴｅｐｐｒｒｖａｈｕｄ — ｒｃｓｏ（Ｓ，ｏｐｒｉｖｒｕｉｓｏｙｉｌｏｔｌｎｅｎ，ｒｓｎｅ．ｈａｅｅｅｌｔｅｆｎａｅｈｉｎｃｒｌｓｓ
号，后经数字Ｐ调节器实现限流的控制方案，Ｉ并给出设计过程。实验证明，方案可以很好地满足工程目标。该
关键词：变电源；前馈控制：差分采样逆
中圈分类号：Ｍ６Ｔ４４文献标识码：Ａ文章编号：００１０（００１－０４０１０ — ０Ｘ２１）１０４ — ３

基于前馈加双环控制的逆变电源设计

ＹＡＯＺｉｉＵＳｉｕｈ，Ｄｈｊｎｌ
（ｌｇｆＥｌｃｒｃｌｎｔｍａｉｎＥｎｉｅｒｎＣｏｌｅｏｅｔｉａａｄＡｕｏｔｇｎｅｉｇ，ＨｅｅＵｎｖｒｉｙｏｃｎｌｇＨｅｅ２００，Ｃｈｎ）ｅｏｆｉｉｅｓｔｆＴｅｈｏｏｙ，ｆｉ３０９ｉａＡｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｓｐｐｒｐｅｅｔｅｄｆｒｒｎｏｂｅｌｏｏｔｏｅｈｏｏｙｏｎｅｔｒｔｏｂｅｌｏｏｔｏｉａｅｒｓｎｓａｆｅｏｗａｄａｄｄｕｌ－ｐｃｎｒｌｔｃｎｌｇｆｉｖｒｅ，ｉｓｄｕｌ－ｏｐｃｎｒｌｏｉｃｕｉｇａｃｐｃｔｒｃｒｅｔｉｎｒｌｏｏｔｏｎｎｔｎａｅｕｏｔｇｕｅｏｐｃｎｒ１ｎｌｄｎａａｉｕｒｎｎｅｏｐｃｎｒｌａｄｉｓａｔｎｏｓｖｌａｅｏｔｒｌｏｏｔｏ．ＴｈｒｃｐｅｏｈｏｔｏｏｅｐｉｉｌｆｔｅｃｎｒｌｎｍｅｈｄｉａａｙｅａｄｔｅｒａｉａｉｎｏｈｏｔｏｔｏａｅｎＤＳｔｏｓｎｌｚｄ，ｎｈｅｌｔｆｔｅｃｎｒｌｚｏｍｅｈｄｂｓｄｏＰＴＭ３０２２ｉａｓｉｅ．Ｔｈｘｅｉｎｅ２Ｆ８ｓｌｏｇｖｎ１ｅｅｐｒｍｅｔｒｓｉｓｓｏｔａｈｖｒｅａｃｉｖｏｄｓｎｓｉａｕｐｔｖｆｒ，ｆｓｙａｃｒｓｏｓ，ｅｃｌｎｏｄｃａａｔｒｕｔｈｗｈｔｔｅｉｅｔｒｃｎａｈｅｅｇｏｉｕｏｄｌｔｕｎｏｗａｅｏｍａｔｄｎｍｉｅｐｎｅｘｅｌｔｌａｈｒｃｅ — ｅｉｔｎｉｈｐｅｉｉｎｏｕｐｔｖｌｇｓｉａｄｈｇｒｃｓｏｆｏｔｕｏｔｅｃａＫｅｒｓｎｅｔｒ；ＳＷＭ；ｕｒｎ — ｏｖｌｇ－ｏ；ｅｄｆｒｒｏｅｓｔｒｙｗｏｄ：ｉｖｒｅＰｃｒｅｔｌｐ；ｏｔｅｌｐｆｅｏｗａｄｃｍｐｎａｏｏａｏ

13款逆变电源的设计技术及具体应用案例

13款逆变电源的设计技术及具体应用案例利用晶闸管电路把直流电转变成交流电,这种对应于整流的逆向过程，定义为逆变。

把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。

在特定场合下，同一套晶闸管变流电路既可作整流，又能作逆变。

逆变电源广泛运用于各类：电力、通讯、工业设备、卫星通信设备、军用车载、医疗救护车、警车、船舶、太阳能及风能发电领域。

本文为大家介绍的是几款不同原理的逆变电源的设计原理和方案。

一款具有并联谐振的逆变电源电路设计原理与方案本文提出了一种应用于感应加热的并联谐振逆变电源设计方案，针对其主电路、斩波电路及逆变器控制电路等进行了分析和设计。

三相交流电压通过不控整流及滤波电路后转换为直流电压，该电压被送到直流斩波器进行斩波调节，变为功率可调节的近似恒流源后输入逆变器，之后控制感应加热负载。

直流斩波控制部分则通过传感器检测斩波输出的电流信号，经PI调节器，控制PWM的输出脉宽，从而改变斩波输出电流的大小，实现闭环控制。

逆变器控制部分采用锁相环频率跟踪电路控制逆变器的工作频率，产生高频触发脉冲，驱动逆变电路中功率器件的通断。

基于Matlab的孤立逆变电源设计方案本文设计的基于PWM的孤立逆变电源，其控制模型采用电压外环和电流内环双环控制策略，电压外环和电流内环均采用PI控制方式。

应用Matlab软件建立实验模型进行仿真，通过仿真验证了控制系统设计方案的合理性，以及双环控制策略的应用效果，分析仿真结果证明了系统设计方案的合理性和有效性。

基于ATmega8单片机控制的正弦波逆变电源本文所设计的逆变器是一种能够将DC 12V直流电转换成220V正弦交流电压，并可以提供给一般电器使用的便携式电源转换器。

逆变电源的电路设计先变压，后变频，即先将直流电压转为高频交流电，再将高频交流电转换为50 Hz的正弦交流电源。

小功率智能化中频逆变电源的研制小型化和高性能本文研制一种基于TMS320LF2407A数字信号处理器和PS21964智能功率模块（IPM）的智能化SPWM中频逆变电源控制系统。

逆变电源设计

逆变电源设计摘要：本系统是根据无源逆变的实用原理，采用单相全桥逆变电路工作方式，实现把直流电源（12v）转换成交流电源（320V，50HZ），并对负载进行供电。

达到的性能要求就是转换出稳定的工频电源.设计的基本要求在一些交通运载、野外测控、可移动武器装备、工程修理车等设备中都配有不同规格的电源。

通常这些设备工作空间狭小，环境恶劣，干扰大。

因此对电源的设计要求也很高，除了具有良好的电气性能外，还必须具备体积小、重量轻、成本低、可靠性高、抗干扰强等特点。

针对某种移动设备的特定要求，研制了一种简单实用的车载正弦波逆变电源，采用SPWM 工作模式，以最简单的硬件配置和最通用的器件构成整个电路。

实验证明，该电源具有电路简单、成本低、可靠性高等特点，满足了实际要求。

车载逆变器（电源转换器、Power Inverter ）是一种能够将DC12V 直流电转换为和市电相同的AC220V 交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。

车载电源逆变器在国外市场受到普遍欢迎。

在国外因汽车的普及率较高，外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。

中国进入WTO 后，国内市场私人交通工具越来越多，因此，车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，会给你的生活带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装具用品。

通过点烟器输出的车载逆变器可以是20W 、40W 、80W 、120W 直到150W ，功率规格的。

再大一些功率逆变电源200W，300W，400W，500W，600W，700W，800W，1000W，1500W 要通过连接线接到电瓶上。

设计汽车逆变电源，提出了一种低成本的方波逆变电源的基本原理及制作方法；介绍了驱动电路芯片SG3524 和IR2110 的使用；设计驱动和保护电路；给出输出电压波形的实验结果。

本文阐述了要求非常高的车载电源的设计及实验过程中的一些特殊问题的解决措施，提出了一些新颖的观点。

毕业设计—便携式DCAC逆变电源设计

毕业设计—便携式DCAC逆变电源设计一、引言逆变电源是将直流电能转换为交流电能的一种电子设备，广泛应用于无线通信、家用电器和电子产品等领域。

传统的逆变电源通常采用大型变压器和独立的整流和逆变电路，体积大、效率低。

为了满足现代化生活的需求，便携式逆变电源的设计变得越来越重要。

本文旨在设计一种便携式的直流-交流逆变电源，具有小巧轻便、高效率和良好的负载适应性等特点。

二、设计原理本设计主要采用的是基于全桥拓扑的逆变电路，输入电源为一个稳定的直流电压，输出电源为一个稳定的交流电压。

1.全桥逆变器原理全桥逆变器的基本原理是将直流电能转换为交流电能。

它由四个开关管组成，它们根据逆变器的工作方式交替打开和关闭，以便将直流电流交替流过变压器的不同侧。

2.控制电路控制电路对开关管的开关时间进行控制，以保证逆变器工作的稳定性。

常见的控制电路有PWM控制和SPWM控制。

PWM控制的原理是通过调整开关管的开关频率来控制输出电压的幅值，同时通过调节占空比来控制输出电压的频率。

SPWM控制则是调整开关管的开关频率和占空比来控制输出电压的波形。

3.滤波电路滤波电路用于滤除逆变过程中产生的高频噪声和谐波，保证输出电压的稳定性和平滑性。

三、设计步骤1.确定输入和输出参数根据实际需求，确定输入电压、输出电压和输出频率等参数。

2.选择开关管和变压器根据输出功率和电流要求，选择适合的开关管和变压器。

3.设计控制电路根据所选定的控制电路，设计和搭建控制电路，并进行实验测试。

4.设计滤波电路根据所选定的滤波电路，进行电路设计和实验测试，确保输出电压的稳定性和平滑性。

5.优化电路和布局优化电路和布局，减小电路的尺寸和体积，提高整体效率和稳定性。

四、实施计划1.设计电路的原理图和PCB布局图，并进行调试和测试。

2.确定电路的参数和性能指标，并进行性能测试。

3.优化电路和布局，减小尺寸和体积。

4.编写设计报告，并撰写毕业论文。

五、预期结果与意义本设计将设计一种小巧轻便、高效率和负载适应性好的便携式逆变电源。

逆变电源设计

逆变电源设计1. 引言逆变电源是一种将直流电转换为交流电的装置，广泛应用于各个领域，如电子设备、通信系统、太阳能发电系统等。

本文将介绍逆变电源的基本原理、设计要点和常见问题解决方法，以帮助读者更好地了解和设计逆变电源。

2. 基本原理逆变电源的基本原理是通过将直流电源经过变压器、滤波电路和逆变电路的处理，将直流电转换为交流电。

具体来说，逆变电源的主要原理包括以下几个方面：2.1 变压器变压器是逆变电源中关键的组成部分，其作用是将输入的直流电源变换为所需的交流电压。

通过变压器的变换比例，可以实现输出交流电的电压调节。

2.2 滤波电路为了保证输出交流电的纯净度和稳定性，逆变电源通常需要使用滤波电路。

滤波电路可以去除输出中的高频噪声和波动，并稳定输出的电压和电流。

2.3 逆变电路逆变电路是逆变电源中最核心的部分，它负责将变压器和滤波电路处理后的直流电转换为交流电。

逆变电路的设计要点包括选用合适的开关元件（如MOSFET、IGBT等），控制开关元件的开关时间和频率，以及解决开关元件的损耗和热量等问题。

3. 设计要点3.1 输出功率计算在设计逆变电源时，首先需要根据实际需求计算输出功率。

输出功率决定了逆变电源所能提供的电力大小，它受到负载电流和输出电压的影响。

根据负载电流和输出电压，可以通过以下公式计算输出功率：输出功率 = 输出电压 × 负载电流3.2 选择变压器逆变电源中的变压器选取是设计中的重要一步。

根据输出功率和输入电压，可以计算变压器的变压比。

变压比决定了输入电压与输出电压之间的关系，它可以通过以下公式计算：变压比 = 输出电压 / 输入电压根据计算结果，选取合适的变压器，保证输出符合要求。

3.3 选择滤波电容和电感滤波电容和电感是滤波电路中的重要组成部分，它们的选取决定了滤波效果。

根据输出功率和输出频率，可以计算出需要的滤波电容和电感的数值。

选取滤波电容时，要考虑其额定电压和容值；选取电感时，要考虑其电流和电阻。

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直流电压前馈控制数字逆变电源设计与实现
1 引言
逆变电源一般采用瞬时反馈控制技术来提高逆变电源的动态响应速度，减少输出电压的谐波含量，改善输出电压波形的质量。

常见的逆变电源控制技术，有重复控制、谐波补偿控制、无差拍控制、电压瞬时值控制和带电流内环的电压瞬时值控制等类型。

其中，带电流内环电压瞬时值环路的双环控制方法因实现简单，系统动态性能优越和对负载的适应性强等优点，而逐渐成为高性能逆变电源的发展方向之一。

但传统控制方法是基于逆变电源直流侧输入电压为无脉动直流电压的假定，而实际逆变电源，存在因电网电压波动或负载突变而导致直流侧电压波动的现象。

直流输入电压波动会引起逆变器开环增益波动，进而影响输出电压质量。

在传统双环控制的基础上，增加输出电压有效值反馈环的三环控制策略，在一定程度上消除了直流输入电压波动导致的输出电压稳态误差，但有效值环对输出电压变化的响应速度较慢，控制过程复杂。

此外，正弦脉宽调制逆变电源开关管工作在硬开关状态下，将产生大量的高次谐波，使变换器及负载的损耗加大，设备使用寿命降低，甚至可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。

软开关技术是克服以上缺陷的有效方法之一。

采用HPWM调制可实现ZVS软开关技术，在不增加硬件和改变变换器拓扑的前提下，可利用现有元器件和开关管的寄生参数，创造逆变桥开关管ZVS软开关条件，从而最大限度地实现ZVS。

本文针对直流侧电压扰动时双环控制逆变电源的输出电压波形发生畸变、幅值发生变化的现象，提出了通过输入电压前馈控制环来修正基准正弦信号。