[go: up one dir, main page]

NO20093537A1 - System for drift av langstrakte elektriske maskiner - Google Patents

System for drift av langstrakte elektriske maskiner Download PDF

Info

Publication number
NO20093537A1
NO20093537A1 NO20093537A NO20093537A NO20093537A1 NO 20093537 A1 NO20093537 A1 NO 20093537A1 NO 20093537 A NO20093537 A NO 20093537A NO 20093537 A NO20093537 A NO 20093537A NO 20093537 A1 NO20093537 A1 NO 20093537A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
motors
control
converters
unit
converter
Prior art date
Application number
NO20093537A
Other languages
English (en)
Other versions
NO332768B1 (no
Inventor
Sigurd Ovrebo
Alexey Matveev
Richard Lund
Roy Nilsen
Original Assignee
Smartmotor As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Smartmotor As filed Critical Smartmotor As
Priority to NO20093537A priority Critical patent/NO332768B1/no
Priority to US13/516,822 priority patent/US8866425B2/en
Priority to EP10837938A priority patent/EP2514089A1/en
Priority to PCT/NO2010/000443 priority patent/WO2011074972A1/en
Priority to BR112012014771A priority patent/BR112012014771A2/pt
Publication of NO20093537A1 publication Critical patent/NO20093537A1/no
Publication of NO332768B1 publication Critical patent/NO332768B1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121Lifting well fluids
    • E21B43/128Adaptation of pump systems with down-hole electric drives
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00Machines with more than one rotor or stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more AC dynamo-electric motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

Komplett drivsystem, kalt motordrivenhet, for bruk i fjerntliggende områder med begrenset radial utstrekning, så som nede i borehull, trange tunneler, rørledninger og andre applikasjoner med tilsvarende forhold. Med gitte romlige begrensninger må enheten ha en langstrakt form. Den omfatter et flertall motorer som mekanisk er koblet i serie, samt et lavere antall omformere for drift av grupper av motorene, slik at belastning blir jevnt fordelt langs enhetens akse. Motorer innenfor hver gruppe kan være elektrisk sammenkoblet i serie eller i parallell. Motordrivenheten forutsettes kraftforsynt gjennom likespenning via en kabel med lengde på opp til flere kilometer og omfatter derfor en buck-omformer for stabilisering av spenningen inne i enheten og en kraftlinjekommunikasjonsmodul som er styrbar fra overflaten.

Description

System for drift av langstrakte elektriske maskiner
Oppfinnelsen gjelder et system for drift av langstrakte elektriske maskiner, motorer og generatorer og er i stand til å frembringe betydelig effekt innenfor et meget trangt rom, i samsvar med ingressen i patentkrav 1. Mulige anvendelser er først og fremst nedihullsarbeid (med pumper, boreverktøy etc), men også bergboring (omfattende retningsboring), arbeider inne i lange rørledninger (omfattende effektgenerering), fleksible håndverktøy og mange andre.
Bakgrunnen
De elektriske motorene som brukes for drift av nedihullsmekanismer er svært langstrakte og har enkelte ganger en lengde på mer enn hundre ganger deres diameter. Dersom bare en enkelt seksjon av en elektrisk maskin brukes må maskinakselen være tilstrekkelig lang til å tilfredsstille de gitte effektkrav, og lengden kan således være 10 m og til og med lengre. Det er to negative virkninger knyttet til bruken av slike lange aksler, nemlig vinkelvridning av akselen og defleksjoner av denne av akselen. Vinkelvridning er særskilt problematisk i permanentmagnetmaskiner der styringsstrategiene er basert på informasjon vedrørende nøyaktige posisjon av de magnetiske polene i forhold til statorviklingen. Problemet blir større i permanentmagnetmaskiner som har mange poler (åtte og fler).
US patent 6 388 353 Bl (Liu et al. (2002)) foreslår en løsning av problemet med en lang vridbar aksel ved bruk av permanentmagnetene i tilstøtende rotorseksjoner som er forskjøvet noe i forhold til hverandre ved en forhåndsbestemt vinkelforskyvning, der summen av disse forhåndsbestemte forskyvningene mellom hver enkelt rotorseksjon er tilnærmet lik den vinkelvridning akselen får ved standardbelastning.
Defleksjoner kan være et problem i alle maskintyper, hvilket krever støttende opplagring langs akselen eller bruken av seksjonsoppdelte aksler. Som et eksempel presenterer patentsøknaden US 2007096571 Al (Yuratich (2004)) og US 2008111434 Al (Head (2008)) idéer vedrørende sammenføyning eller sammenkopling av seksjonene.
Bruken av seksjonsoppdelte aksler med rotorer og seksjonsoppdelte statorer i ett og samme hus eller helt atskilte maskiner med tilkoblede aksler reiser et problem når det gjelder styring av seksjonene eller maskinene. Idéen med uavhengig styring av hver enkelt seksjon er fremmet i de seks patentsøknadene som det vises til nedenfor. I disse patentsøknadene løses ofte samtidig andre problemer, f.eks. ved drift av trinnene/seksjonene ved forskjellige hastigheter.
Patentsøknad US 2002011337 Al (Grant (2001)) gjelder flere omformere tilpasset nedihullsinstallasjon, én for hver motor og slik at hver motor kan styres separat, uavhengig av de øvrige.
Patentsøknad US 2002066568 Al (Buchanan et al. (2001)) foreslår at hvert av et antall trinn styres uavhengig.
Patentsøknad CA 2,375,308 Al (Pettigrew (2002)) foreslår at motorene er mekanisk forbundet med hverandre og tilføres elektrisk effekt uavhengig av hverandre, idet tilførselen er fra overflaten.
Den allerede siterte patentsøknad US 2007096571 Al presenterer idéen med separate tilførselsledninger for elektrisk kraftforsyning av første og andre seksjoner fra overflaten, hvilket på en måte er å gjenta idéen i CA 2,375,308 Al.
Patentsøknad EP 1901417 Al (Schmitt (2006)) gjelder separate kraftforsyninger og styringssystemer for hver motorunderenhet, og der styringssystemene er anordnet for felles drift av motorunderenhetenes faser.
Patentsøknad WO 2008148613 A2 (Neuhaus et al. (2008)) bruker også et prinsipp med uavhengig styring av motorseksjoner. Omformere er anordnet direkte ved hver motorseksjon. Teknologien med svitsjet reluktansdrift er brukt.
Alle de ovenfor nevnte patentskriftene har nedihullsanvendelser som hoved(bruks)område. Ideene fra de ovenfor nevnte patentskriftene som har relevans for den foreliggende søknad kan oppsummeres i følgende konseptsett: - motorer er styrt fra en kilde (omformer) og bruker skrånende magneter for å kompensere for akselens vinkelvridning; - motorer styres fra en enkelt kilde (omformer) og består av flere seksjoner for å unngå rotor-/akseldefleksjoner; - motorer har to sett viklinger, hver matet separat fra overflaten, eller flere seksjoner, hver matet separat fra overflaten, - et gitt verktøy har flere seksjoner, hver med en motor sammen med en eller annen form for annen mekanisme, og der hver seksjon styres uavhengig fra de andre, med en separat omformer; og - motorer har flere seksjoner, hver styrt uavhengig fra en separat omformer anordnet i seksjonen eller i en separat enhet installert nær motorene.
Settet idéer fremsatt i den foreliggende patentsøknad er forskjellig fra samtlige av de oppførte konseptene.
Formål
Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe et system som helt eller delvis løser de ovenfor nevnte problemene med kjent teknikk.
Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forenklet sammenstilling av systemet, sammenliknet med langstrakte seksjonerte motorer ved bruk av en felles aksel eller felles stator.
Det er videre et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe nøyaktig og effektiv styring av motorer ved å redusere akselvridningens påvirkning til et minimum.
Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et system med et redusert antall omformere, sammenliknet med konsepter hvor det brukes en omformer for hver motorseksjon, og et redusert antall kabler som strekker seg langs et verktøy, grunnet bruken av færre omformere.
Det er videre et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe utjevnet motorbelastning langs systemaksen, grunnet avhengig styring av omformere og de respektive motorgrupper, i motsetning til de tidligere konsepter med uavhengig styring av trinnene.
Endelig er det et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en komplett enhet utformet som en enhet, hvor fordelene med delløsninger forsterker hverandre og gjør totalløsningen enda mer effektiv.
Ytterligere fordeler og foretrukne trekk vil fremgå av den etterfølgende eksempelbeskrivelsen.
Oppfinnelsen
Et system ifølge oppfinnelsen er beskrevet i patentkrav 1. Detaljer og foretrukne trekk ved systemet er beskrevet i patentkravene 2 - 21.
Som nevnt tidligere er det to problematiske hovedeffekter ved lange langstrakte elektriske maskiner: vinkelvridning og akseldefleksjoner. Det er verd å legge merke til at når lengden av en ustøttet aksel økes, kommer problemet med defleksjoner langt tidligere enn problemet med vridning. Dette faktum utnyttes i den foreliggende oppfinnelse. Det foreslås at man ikke bare bruker én motor med seksjonsoppdelt rotor, men flere separate motorer som er sammenkoplet via akselendene, med et styringssystem med en spesiell topologi, og ved å drive motorene i samsvar med en spesifikk styringsalgoritme.
Det er mulig å innrette statorer og rotorer i to eller flere motorseksjoner mekanisk så nøyaktig at de effektivt kan styres av bare en enkelt omformer. Samtidig, når for mange motorer er mekanisk koblet i serie, kan det være vinkelendringer som gjør styringen fra en enkelt omformer umulig. Grensen for antallet seksjoner som kan styres fra én omformer vil være avhengig av seksjonens lengde, rotasjonshastigheten, antallet magnetpoler og typen forbindelse mellom akslene. Således må alle motorer i systemet ifølge oppfinnelsen være inndelt i grupper som hver drives av en separat omformer. På denne måte holdes antallet omformere flere ganger lavere enn antallet motorer.
Motorviklingene i en gruppe kan enten være serie- eller parallellkoplet. I det første tilfellet er bare én motor i gruppen direkte forbundet med omformeren, mens samtlige viklinger er forbundet med omformeren i det siste tilfellet. Parallell- eller seriekobling kan velges ut fra driftshastighet og tilgjengelig elektrisk spenning. For høyere hastigheter er parallellkobling foretrukket, mens serieforbindelse foretrekkes for lavere hastigheter.
For å sikre nøyaktig styring kan én motor i hver gruppe være forsynt med en posisjonssensor. Alternativt kan styringen uten sensorer. Valget mellom styring med sensorer og uten sensorer er basert på maskintype og muligheten til å bruke styringsenheter med stor prosesseringskraft.
Videre vil det væreønskelig å jevne ut belastningen av motorene langs systemet. Det kan gjøres på flere måter ved å synkronisere driften av omformerne. For eksempel er en omformer ("overordnet") forsynt med hastighets- eller momentreferanse fra styringssystemet, mens de øvrige omformerne ("underordnet") forsynes med en lik momentreferanse fra den overordnete omformeren. I et tilfelle hvor størrelsen av motorgruppene er forskjellige, kan systemets momentreferanse til omformerne være proporsjonal med lengden til de aktive delene av motorene i den gruppen som mates fra de respektive omformerne.
Den foreliggende oppfinnelsens hovedtrekk er kombinasjonen av seriekopling av motorviklingene og parallellkopling av omformerne, hvor omformerne styres avhengig av hverandre for å dele belastningen jevnt mellom motorene.
Som påpekt tidligere kan antallet motorer som mates fra samme omformer være forskjellig; jo høyere antall poler, desto færre motorer kan være i gruppen. For åtte poler og høyere kan antallet motor i gruppen være bare to eller maksimalt tre. Samtidig kan antallet motorer i topolet utforming i en gruppe være opp til fire, fem eller flere. Mulige kombinasjoner er gitt i Tabell 1 nedenfor.
Systemet ifølge oppfinnelsen mates med DC-spenning via en kabel som kan strekke seg over flere km, og systemet har derfor en DC/DC-buck-omformer for stabilisering av spenningen inne i systemet (fortrinnsvis via en felles DC-buss) og omfatter en modul for kraftlinjekommunikasjon som er styrbar fra overflaten. De enkelte omformerne mates fra den felles DC-busslinjen og er derfor DC/AC-omformere.
Motordelen i systemet kan videre være forsynt med en girboks for anvendelser ved lav hastighet.
De fordeler denne oppfinnelse medfører er:
- forenklet sammenstilling av systemet, sammenliknet med langstrakte seksjonsoppdelte motorer som bruker en felles aksel eller stator, - nøyaktig og effektiv styring av systemets motorer grunnet redusert påvirkning av vridning av akselen, - redusert antall omformere (både effekttrinn og manøvertavler), sammenliknet med konsepter med én omformer for hver motorseksjon,
- redusert antall kabler som strekker seg langs et verktøy på grunn av bruk av færre omformere,
- utjevnet belastning av motorene langs systemets akse på grunn avhengig styring av omformerne og de respektive motorgrupper, i motsetning til tidligere konsepter med uavhengig styring av trinnene.
Videre presenterer oppfinnelsen den komplette enhet utformet som en enhet, hvor fordelene med delløsninger forsterker hverandre og gjør den totale løsning enda mer effektiv.
Ytterligere fordeler og foretrukne trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av eksempelbeskrivelsen nedenfor.
Eksempel
Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i nærmere detalj med henvisning til de vedlagte tegningene, hvor:
Fig. 1 viser en komplett systemskisse med seriekopling av motorer i gruppen,
Fig. 2 viser en komplett systemskisse med parallellkobling av motorer i gruppen,
Fig. 3 viser skjematisk et system relatert til tilpasning i et hus,
Fig. 4a-b viser en "bøybar" elektromekanisk enhet forsynt med fleksible koblinger og henholdsvis forsynt med fleksible koblinger bare mellom motorgrupper, og Fig. 5a-b viser anordningen av enhetene i en brønn, med elektronikk og motorer sammen, og henholdsvis separat elektronikk for å unngå negativ varmepåvirkning.
Henvisning er gjort til Fig. 1 som viser en skisse av et system i samsvar med oppfinnelsen. Systemet omfatter to hovedenheter 11, 20, i form av en elektronikkenhet 11 for kraftforsyning og styring, og en elektromekanisk enhet 20, og der enhetene 11 og 20 er tilkoplet ved hjelp av kraftforsynings- og styringskabler.
Elektronikkenheten 11 for kraftforsyning og styring omfatter en kraftlinje-kommunikasjonsmodul 12, et styringssystem 13, en felles DC-buss 14, en DC/DC-buck-omformer 15 og et flertall DC/AC-omformere 16a, 16b, hvilke mates fra den felles DC-bussen 14. Systemet påtrykkes DC-spenning fra overflaten via en DC-kabel 42 (se Fig. 5A-B) som kan ha en utstrekning på opptil flere kilometer, og elektronikkenheten 11 er derfor forsynt med DC/DC-buck-omformeren 15 for stabilisering av spenningen inne i systemet, dvs. på den felles DC-bussen 14. kraftlinje-kommunikasjonsmodulen 12 kan fortrinnsvis styres fra overflaten. De enkelte omformerne 16a-b mates fra den felles DC-bussen 14 og er derfor "DC/AC-omformere".
Den elektromekaniske enhet 20 omfatter videre et flertall elektriske roterende motorer 21a-d, så som f.eks. permanentmagnetmotorer eller induksjonsmotorer, aksialt innrettet og mekanisk montert i serie ved kobling av endene av deres aksler 22 via koplinger/ledd 23.
Motorene 21a-d er fortrinnsvis inndelt i grupper 24, 25. På Fig. 1 mates motorene 21a og 21b, som utgjør den første gruppen 24, fra omformeren 16a, mens motorene 21c og 21d, som utgjør den andre gruppen 25, mates fra omformeren 16b. I hver gruppe 24, 25 er viklingene i motorene 21a-d elektrisk seriekoblet.
Videre er detønskelig å utjevne belastningen på motorene 21a-d langs den elektromekaniske enheten 20. Dette kan gjøres på flere måter ved å synkronisere driften av omformerne 16a-b. For eksempel kan en bestemt omformer 16a være anordnet til å være overordnet ("master") og er forsynt med hastighets- eller momentreferanse fra styringssystemet 13, mens de øvrige omformerne 16b er anordnet som "underordnete" omformere og forsynes med en lik momentreferanse fra den overordnete omformeren 16a. I det tilfelle størrelsen av motorgruppene 24, 25 er forskjellig kan momentreferansen som forsynes til omformerne 16a fra styringssystemet være proporsjonal med lengden til de aktive delene av motorene 21a-d i gruppen 24, 25 som mates fra de respektive omformerne 16b.
For å sikre styringsnøyaktigheten kan en enkelt motor 21a-d i hver gruppe 24, 25 forsynes med en posisjonssensor (ikke vist). I anvendelser ved meget høye temperaturer vil bare relativt enkle styringskretser være tilgjengelige, hvilket fører til at en sensorfri styring ikke er mulig å realisere, og da må man bruke en posisjonssensor. For anvendelser ved lavere temperaturer kan egnete mikroprosessorer anvendes, hvilket fører til at en sensorfri styring kan realiseres.
For lavhastighetsanvendelser kan den elektromekaniske enhet 20 være forsynt med en girboks 26, slik det er illustrert i Fig. 3.
I Fig. 2 vises en variant med parallell elektrisk kobling mellom motorenes 21a-d viklinger i hver enkelt gruppe 24, 25. Mens det i tilfellet hvor motorene 21a-d var seriekoblet bare er en motor 21- d i gruppen 24, 25 som er koblet til omformeren 16a-b, er alle viklingene til motorene 21a-d koblet til omformeren 16a-b når motorer 21a-d er parallellkoblet.
Det vises nå til Fig. 3 som beskriver en mulig tilpasning av systemkomponentene, dvs. elektronikkenheten 11 og den elektromekaniske enheten 20, i et hus 30 laget av husseksjoner 31, 32. En girboks 26, som ofte er en del av systemet når systemet er utformet for lavhastighetsanvendelser, er også vist i Fig. 3. Huset 30 er fortrinnsvis dannet av husseksjoner 31, 32, hvilke seksjoner 31, 32 er koblet ved hjelp av enkle forbindelseselementer 33, ofte kalt "subs", eller forbindelseselementer 34 med koblinger, dvs. akselkoblinger på innsiden. De enkle forbindelseselementene 33 brukes fortrinnsvis mellom den seksjonen 31 som inneholder elektronikkenheten 11, og den seksjonen 32 som inneholder den elektromekaniske enheten 20, mens forbindelseselementene 34 med koblinger brukes mellom seksjonene 32 som inneholder deler av den elektromekaniske enhet 20.
Det henvises nå til Fig. 4a-b som viser et "bøybart" system, hvor Fig. 4a viser en utførelsesform hvor alle koblingene mellom seksjonene 31, 32 av huset 30 er fleksible koblinger 35, og Fig. 4b viser en utførelsesform hvor bare koblingene mellom seksjonene 31 og 32 og mellom seksjonene 32 som inneholder motorgruppene 24, 25, er fleksible koblinger 35. Koblingene mellom motorene 21a-d i den ene gruppen og mellom gruppene 24, 25 kan være av forskjellig type. Kanaler i motorene kan benyttes for hydraulisk endring av vinkelen mellom de tilstøtende seksjoner. Kanalene i motorene kan brukes for gjennomløp av fluid i det hydrauliske systemet.
Det henvises nå til Fig. 5a-b som illustrerer bruken av systemet ifølge oppfinnelsen. I Fig. 5a er vist en anvendelse der elektronikkenheten 11, den elektromekaniske enheten 20 og girboksen 26 er anordnet sammen i en brønn 40.
I Fig. 5b vises en anvendelse som er egnet til å redusere varmepåvirkning av motorene 21a-b og girboksen 26 på elektronikkenheten 11, idet den siste delen kan være anordnet separat i brønnen 40.1 dette tilfelle brukes en relativt kort AC-kabel 41 mellom elektronikkenheten 11 og den elektromekaniske enheten 20, og en lang DC-kabel 42 brukes for tilførsel til elektronikkenheten 11 fra overflaten.
Den negative varmepåvirkningen fra motorenheten på elektronikken kan forårsakes nårf.eks. motoren er koplet til et boreverktøy. I systemer der kravet er høy driftssikkerhet er oppfinnelsens system anordnet for å holdes i drift selv om en av motorene eller en av omformerne skulle svikte.
Dersom en av motorene svikter og den omformeren som driver den er intakt, vil omformeren
åpne svitsjer slik at motoren, så vel som de øvrige motorer som drives av den samme omformeren, blir fullstendig elektrisk isolert fra resten av systemet. De resterende motorene fortsetter sin drift. Systemet kjøres da med redusert dreiemoment og effekt, men i enkelte anvendelser kan det være fordelaktig, f.eks. ved en gradvis stansing av systemet. Det er også en mulighet at andre motorer
kan arbeide med økt belastning over en kort tidsperiode for å opprettholde systemets totale dreiemoment og effekt.
Det samme gjelder tilfellet når en av omformerneødelegges eller svikter, men ikke skades fullstendig, f.eks. når den av en eller annen grunn overopphetes.
Modifikasjoner
Oppfinnelsen er beskrevet med et eksempel basert på en permanentmagnetmaskin. Samme prinsipper gjelder for øvrig andre maskintyper, f.eks. maskiner basert på reluktans, hybrid PM/reluktans eller induksjon.
En hvilken som helst av maskinene kan kjøres i motor- eller generatormodus. I visse situasjoner kan systemet gå over fra en første til en andre modus og tilbake.
Det er typisk å ha kondensatorer i DC-linken for å dempe oscillasjoner som skyldes omformernes svitsjing. I enkelte anvendelser, så som f.eks. ved høye temperaturer, kan kondensatorer imidlertid være sårbare, og det er daønskelig å gjøre seg uavhengig av dem ved å bruke andre løsninger. I den foreliggende oppfinnelse foreslås å anvende en spesiell styringsstrategi, nemlig å svitsje de enkelte DC/AC-omformerne i et synkront fasestyringsskjema, for å redusere tilført rippel DC-linken og gjøre det unødvendig å bruke kondensatorer, eller i det minste å redusere størrelsen av kondensatorbanken.
Det foreslåtte system kan ha et separat hus eller være integrert i et verktøy, f.eks. i en boreenhet eller en elektrisk neddykkbar pumpe, eller systemet kan være tilpasset for anordning i det samme huset sammen med drivmekanismen.

Claims (21)

1. System for drift av mekanismer i trange fjerntliggende områder, så som nede i et borehull brønn (40), en rørledning eller en tunnel, tilført DC-spenning via en lang kabel (42),karakterisert vedat systemet omfatter: en elektronikkenhet (11) for kraftforsyning og styring, hvilken omfatter: - en kraftlinje-kommunikasjonsmodul (12), - et styringssystem (13), - en felles DC-buss (14), - en DC/DC-buck-omformer (15) for stabilisering av spenningen på den felles DC-bussen (14), - et flertall DC/AC-omformere (16a-b), hvilke mates fra den felles DC-bussen (14), og en elektromekanisk enhet (20), hvilken omfatter: - flere elektriske roterende motorer (21a-b) innrettet aksialt og montert mekanisk i serie ved kobling av ender av deres aksler (22) ved hjelp av koblinger/ledd (23), og hvor elektronikkenheten (11) for kraftforsyning og styring og den elektromekaniske enheten (20) koblet via kraftforsynings- og styringskabler som strekker seg mellom de to enhetene (11, 20).
2. System ifølge krav 1,karakterisert vedat systemet er innrettet for å arbeide i sensorfritt modus eller at den elektromekaniske enheten (20) omfatter én eller flere posisjonssensorer for drift basert på posisjonsinformasjon fra posisjonssensoren.
3. System ifølge krav 1,karakterisert vedat systemet er direktedrevet eller omfatter en girboks (26) anordnet ved enden av den elektromekaniske enheten (20).
4. System ifølge krav 1,karakterisert vedat elektronikkenheten (11) for kraftforsyning og styring og den elektromekaniske enheten (20) er tilpasset i et langstrakt hus (30).
5. System ifølge krav 4,karakterisert vedat elektronikkenheten (11) for kraftforsyning og styring, og den elektromekaniske enheten (20) er tilpasset i separate seksjoner (31, 32) av huset (30).
6. System ifølge krav 1,karakterisert vedat enten elektronikkenheten (11) for kraftforsyning og styring eller den elektromekaniske enheten (20), eller begge, er integrert i et verktøy, så som et boreverktøy eller en elektrisk neddykkbar pumpe.
7. System ifølge krav 1,karakterisert vedat antallet DC/AC-omformere (16a-b) er mindre enn antallet motorer (21a-d).
8. System ifølge krav 7,karakterisert vedat motorene (21a-d) er delt opp i grupper (24, 25), og hver gruppe (24, 25) er elektrisk forbundet med bare én DC/AC-omformer (16a-b), hvorved hver slik omformer (16a-b) driver to eller flere motorer (21a-b).
9. System ifølge krav 8,karakterisert vedat viklingene i motorene (21a-b) i hver av gruppene (24, 25) er seriekoblet, slik at viklingene i bare én motor (21a-b) i gruppen (24, 25) er koblet direkte til DC/AC-omformeren (16a-b).
10. System ifølge krav 8,karakterisert vedat viklingene i motorene (21a-b) i hver av gruppene (24, 25) er parallellkoblet, slik at viklingene i hver motor (21a-b) i gruppen (24, 25) er koplet direkte til DC/AC-omformeren (16a-b).
11. System ifølge krav 8,karakterisert vedat driften av DC/AC-omformere (16a-b) er synkronisert slik at hver gruppes (24, 25) motorer (21a-d) får samme momenttetthet.
12. System ifølge ett av kravene 1-11,karakterisert vedat én DC/AC-omformer(16a) er anordnet til å være overordnet og er forsynt med en hastighets- eller momentreferanse fra styringssystemet (13), mens en eller flere andre omformere (16b) er anordnet som underordnet og er forsynt med en lik momentreferanse fra den overordnete DC/AC-omformeren (16a).
13. System ifølge krav 11,karakterisert vedat momentreferanser tilført DC/AC-omformerne (16a-b) av styringssystemet (13) er proporsjonale med lengden til aktive deler av motorene (21a-d) i gruppen (24, 25), hvilke mates fra de respektive omformerne (16a-b).
14. System ifølge krav 1,karakterisert vedat motorene (21a-d) drives ved variabel hastighet og variabelt moment.
15. System ifølge krav 1,karakterisert vedat motorene (21a-d) er permanentmagnetmotorer, induksjonsmotorer, reluktansmotorer eller hybrid motorer.
16. System ifølge krav 15,karakterisert vedat motorene (21a-d) drives i generatormodus.
17. System ifølge krav 5,karakterisert vedat det langstrakte hus (30) er forsynt med: - enkle forbindelseselementer (33) mellom husets (30) seksjoner (31, 32), - forbindelseselementer (34) med koblinger mellom husets (30) seksjoner (32), og/eller - fleksible forbindelser (35) mellom samtlige seksjoner (31, 32) eller bare seksjoner (32) i huset (30).
18. System ifølge krav 11,karakterisert vedat systemet er innrettet for å opprettholde driften om en DC/AC-omformer (16a-b) eller motor (21a-d) svikter, slik at resten av systemet opprettholder drift.
19. System ifølge krav 1,karakterisert vedat koblingene/leddene (23) er homokinetiske koblinger, slik at den momentane vinkelen mellom motorens (21a-d) rotor og dens tilhørende stator hovedsakelig vil være identisk for hver motor (21a-d) i gruppen (24, 25), med unntak av en forskyvning grunnet vridning av akselen (22) og slakke i koblingene/leddene (23).
20. System ifølge krav 1,karakterisert vedat elektronikkenheten (11) for kraftforsyning og styring og den elektromekaniske enhet (20) er anordnet i en viss avstand fra hverandre ved hjelp av en relativt kort AC-kabel (41) for å hindre negativ varmepåvirkning fra sistnevnte enhet (20) på førstnevnte enhet (11).
21. Drivsystem med flere DC/AC-omformere og en felles DC-link,karakterisert vedat ingen kondensatorer er brukt i DC-linken eller størrelsen av kondensatorbanken er betydelig redusert gjennom svitsjing av de individuelle omformerne (16a-b) i et synkront fasestyringsskjema for gjennom det å redusere tilført rippel på DC-bussen (14).
NO20093537A 2009-12-16 2009-12-16 System for drift av langstrakte elektriske maskiner NO332768B1 (no)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20093537A NO332768B1 (no) 2009-12-16 2009-12-16 System for drift av langstrakte elektriske maskiner
US13/516,822 US8866425B2 (en) 2009-12-16 2010-12-03 System for driving elongated electric machines
EP10837938A EP2514089A1 (en) 2009-12-16 2010-12-03 System for driving elongated electric machines
PCT/NO2010/000443 WO2011074972A1 (en) 2009-12-16 2010-12-03 System for driving elongated electric machines
BR112012014771A BR112012014771A2 (pt) 2009-12-16 2010-12-03 sistema para acionar mecanismos em locais remotos estreitos

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20093537A NO332768B1 (no) 2009-12-16 2009-12-16 System for drift av langstrakte elektriske maskiner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20093537A1 true NO20093537A1 (no) 2011-06-17
NO332768B1 NO332768B1 (no) 2013-01-14

Family

ID=44167512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20093537A NO332768B1 (no) 2009-12-16 2009-12-16 System for drift av langstrakte elektriske maskiner

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8866425B2 (no)
EP (1) EP2514089A1 (no)
BR (1) BR112012014771A2 (no)
NO (1) NO332768B1 (no)
WO (1) WO2011074972A1 (no)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9127508B2 (en) * 2012-01-10 2015-09-08 Baker Hughes Incorporated Apparatus and methods utilizing progressive cavity motors and pumps with independent stages
WO2015017810A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Chevron U.S.A. Inc. Electric submersible pump having a plurality of motors operatively coupled thereto and methods of using
US9685891B2 (en) * 2014-03-20 2017-06-20 Schlumberger Technology Corporation Systems and methods for driving a plurality of motors
DE112016006450B4 (de) * 2016-02-18 2025-09-04 Vacon Oy Anordnung und Verfahren für eine Leistungssammelleitung
US10284132B2 (en) 2016-04-15 2019-05-07 Emerson Climate Technologies, Inc. Driver for high-frequency switching voltage converters
US9933842B2 (en) 2016-04-15 2018-04-03 Emerson Climate Technologies, Inc. Microcontroller architecture for power factor correction converter
US10770966B2 (en) 2016-04-15 2020-09-08 Emerson Climate Technologies, Inc. Power factor correction circuit and method including dual bridge rectifiers
US9965928B2 (en) 2016-04-15 2018-05-08 Emerson Climate Technologies, Inc. System and method for displaying messages in a column-by-column format via an array of LEDs connected to a circuit of a compressor
US10277115B2 (en) 2016-04-15 2019-04-30 Emerson Climate Technologies, Inc. Filtering systems and methods for voltage control
US10305373B2 (en) 2016-04-15 2019-05-28 Emerson Climate Technologies, Inc. Input reference signal generation systems and methods
US10656026B2 (en) 2016-04-15 2020-05-19 Emerson Climate Technologies, Inc. Temperature sensing circuit for transmitting data across isolation barrier
US10075065B2 (en) 2016-04-15 2018-09-11 Emerson Climate Technologies, Inc. Choke and EMI filter circuits for power factor correction circuits
US10763740B2 (en) 2016-04-15 2020-09-01 Emerson Climate Technologies, Inc. Switch off time control systems and methods
SI25335A (sl) * 2016-12-13 2018-06-29 Domel d.o.o. Pogon več PMS motorjev z enim frekvenčnim pretvornikom
US10454267B1 (en) 2018-06-01 2019-10-22 Franklin Electric Co., Inc. Motor protection device and method for protecting a motor
US11811273B2 (en) 2018-06-01 2023-11-07 Franklin Electric Co., Inc. Motor protection device and method for protecting a motor
US20210317729A1 (en) * 2020-04-08 2021-10-14 Halliburton Energy Services, Inc. Axial Flux Submersible Electric Motor
HRP20251532T1 (hr) * 2021-03-11 2026-01-16 Oil Dynamics GmbH Električni motor potopne pumpe i transportni uređaj, posebno za geotermalnu primjenu
US12523131B2 (en) 2024-06-25 2026-01-13 Halliburton Energy Services, Inc. Electric submersible pump with active cooling

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3113909A1 (de) * 1981-03-20 1982-09-30 Zinser Textilmaschinen Gmbh, 7333 Ebersbach Textilmaschine
US5708337A (en) * 1993-06-14 1998-01-13 Camco International, Inc. Brushless permanent magnet motor for use in remote locations
SE515193C2 (sv) * 1993-11-24 2001-06-25 Westinghouse Atom Ab Drivsystem för en huvudcirkulationspump och förfarande för intern återcirkulation av kylmedel i en kärnreaktor
US6045333A (en) * 1997-12-01 2000-04-04 Camco International, Inc. Method and apparatus for controlling a submergible pumping system
US6043995A (en) * 1998-09-09 2000-03-28 Centrilift Method and apparatus for pulse width modulation of a power supply for increased transient stability in subsurface wellbore pumps
EP1182422B1 (de) * 2000-08-18 2007-11-21 Cameron International Corporation Linearbetätigungsvorrichtung
DE20115473U1 (de) * 2001-09-19 2003-02-20 Biester, Klaus, 29342 Wienhausen Universelles Energieversorgungssystem
DE20018564U1 (de) * 2000-10-30 2002-03-21 CAMERON GmbH, 29227 Celle Betätigungsvorrichtung
DE20018560U1 (de) * 2000-10-30 2002-03-21 CAMERON GmbH, 29227 Celle Steuer- und Versorgungssystem
DE20115474U1 (de) * 2001-09-19 2003-02-20 Biester, Klaus, 29342 Wienhausen Gleichspannungs-Wandlervorrichtung
US7615893B2 (en) * 2000-05-11 2009-11-10 Cameron International Corporation Electric control and supply system
DE20018562U1 (de) * 2000-10-30 2002-03-21 CAMERON GmbH, 29227 Celle Absperrvorrichtung
DE20018548U1 (de) * 2000-10-30 2002-03-21 CAMERON GmbH, 29227 Celle Drehverstellvorrichtung
DE20115471U1 (de) * 2001-09-19 2003-02-20 Biester, Klaus, 29342 Wienhausen Universelles Energieversorgungssystem
DE20008414U1 (de) * 2000-05-11 2001-09-13 CAMERON GmbH, 29227 Celle Betätigungsvorrichtung
DE20008415U1 (de) * 2000-05-11 2001-09-13 CAMERON GmbH, 29227 Celle Betätigungsvorrichtung
GB2362901B (en) * 2000-06-03 2004-03-31 Weir Pumps Ltd Downhole gas compression
US6630890B1 (en) * 2000-09-22 2003-10-07 Schlumberger Technology Corporation Methods, systems and tools for borehole logging
DE20102168U1 (de) * 2001-02-08 2002-06-13 CAMERON GmbH, 29227 Celle Ventilanordnung
DE20115475U1 (de) * 2001-09-19 2003-02-20 Biester, Klaus, 29342 Wienhausen Gleichspannungs-Wandlervorrichtung
BRPI0411292A (pt) * 2003-06-13 2006-08-01 Shell Int Research sistema e método para transmitir energia elétrica para o interior de um furo de sondagem e furo de sondagem estendendo-se para o interior de uma formação geológica
GB0314550D0 (en) * 2003-06-21 2003-07-30 Weatherford Lamb Electric submersible pumps
GB0314553D0 (en) * 2003-06-21 2003-07-30 Weatherford Lamb Electric submersible pumps
US7701106B2 (en) * 2003-06-21 2010-04-20 Oilfield Equipment Development Center Limited Electric submersible pumps
US7461707B2 (en) * 2005-07-11 2008-12-09 The Charles Machine Works, Inc. Electric horizontal directional drilling machine system
EP1901417B1 (en) * 2006-09-13 2011-04-13 Services Pétroliers Schlumberger Electric motor
US8092190B2 (en) * 2007-04-06 2012-01-10 Baker Hughes Incorporated Systems and methods for reducing pump downtime by determining rotation speed using a variable speed drive
GB2448928B (en) 2007-05-04 2009-12-09 Dynamic Dinosaurs Bv Power transmission system for use with downhole equipment
US7957166B2 (en) * 2007-10-30 2011-06-07 Johnson Controls Technology Company Variable speed drive
DE102008022618A1 (de) * 2008-05-07 2009-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Stromversorgungseinrichtung
US8287246B2 (en) * 2009-08-06 2012-10-16 Baker Hughes Incorporated Systems and methods for automatic forward phasing determination in a downhole pump system
US8408312B2 (en) * 2010-06-07 2013-04-02 Zeitecs B.V. Compact cable suspended pumping system for dewatering gas wells
US9577424B2 (en) * 2010-07-16 2017-02-21 Rockwell Automation Technologies, Inc. Parallel motor drive disable verification system and method
US8766584B2 (en) * 2011-11-14 2014-07-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for managing DC link switching harmonics
US8860335B2 (en) * 2011-11-14 2014-10-14 Rockwell Automation Technologies, Inc. System for managing DC link switching harmonics

Also Published As

Publication number Publication date
BR112012014771A2 (pt) 2017-10-17
US20120268049A1 (en) 2012-10-25
US8866425B2 (en) 2014-10-21
WO2011074972A1 (en) 2011-06-23
NO332768B1 (no) 2013-01-14
EP2514089A1 (en) 2012-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20093537A1 (no) System for drift av langstrakte elektriske maskiner
US8353336B2 (en) Power transmission system for use with downhole equipment
US20170267093A1 (en) Electric drivetrain system and method having a single speed ratio direct drive
CN115614001A (zh) 一种用于钻机或压裂机的泥浆泵驱动器
ES2703234T3 (es) Dispositivo de asistencia a una turbomáquina de turbina libre de aeronave
EP3138715B1 (en) Wheel motor cooling system with equally divided flow
SE1451656A1 (sv) Förfarande för försörjning av elektriska aggregat hos fordon
BR112012023785B1 (pt) Dispositivo de acionamento de passo
JP7425239B2 (ja) 一体化された油圧ポンプ及びモータコントローラを有する電動モータ
RU2007134115A (ru) Электрический двигатель
WO2014083239A1 (en) A method and an arrangement for controlling power supply in an electric mining unit
JP5964911B2 (ja) 採掘車両及びそのエネルギー供給方法
RU2376158C2 (ru) Электромеханическая трансмиссия
CN102318156A (zh) 用于操作永磁同步电机的方法以及包括这种电机的电力系统中的设备
CN101179221B (zh) 无刷双机械端口电机
WO2017168574A1 (ja) 電動機
JP2010120542A (ja) 車両用駆動装置
CN111727301A (zh) 滚筒式采矿装载机以及滚筒式采矿装载机的采矿滚筒
GB2520285A (en) Variable speed electro-mechanical drive
JP2015514615A (ja) 船舶用のハイブリッド駆動装置
JP5318329B2 (ja) ハイブリッド型建設機械の駆動装置
JP2017015027A (ja) ポンプ駆動機構
WO2024136688A1 (en) Hybrid power supply system with galvanic separation and method of operation of such system
CN110500393A (zh) 功率传输设备
JP4666647B2 (ja) 動力回収システム

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: KONGSBERG MARITIME CM AS, NO

CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: KONGSBERG MARITIME AS, NO