[發(fā)明專(zhuān)利]用于水下應(yīng)用的可變速驅(qū)動(dòng)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680056313.2
• 申請(qǐng)日: 2006-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101536304A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: O·博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02P27/06
• 分類(lèi)號(hào): H02P27/06;H05K7/20;B63G8/08
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司
• 代理人: 范曉斌;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于水下(subsea)設(shè)施、水下容器或水下運(yùn)載器的可變速 驅(qū)動(dòng)器(VSD)。此外，本發(fā)明還涉及水下設(shè)施、水下容器和水下運(yùn)載 器。

背景技術(shù)

就涉及到本發(fā)明的而言，水下設(shè)施、容器和運(yùn)載器通常被用來(lái)在位 于海床的井口處勘探和開(kāi)采氣田和油田。這里，可變速驅(qū)動(dòng)器用于需要 通過(guò)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行平移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用中。

用于這樣的水下設(shè)施、容器和運(yùn)載器的現(xiàn)有技術(shù)的可變速驅(qū)動(dòng)器使 用了常見(jiàn)的基于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的電壓控制的交流/交流 (AC/AC)變換器，該變換器包括整流器、由電容器組緩沖的直流環(huán)節(jié) (DC?link)、以及逆變器。

不利的是，電容器對(duì)于環(huán)境壓力敏感。因此，現(xiàn)有技術(shù)的水下應(yīng)用 必須采用等于大約1013hPa(1atm)的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的內(nèi)部氣壓來(lái)提供壓 力補(bǔ)償。典型地，AC/AC變換器及其控制電子裝置被放置在專(zhuān)門(mén)的殼體 內(nèi)，以保持壓力補(bǔ)償?shù)捏w積小一些。只有該殼體內(nèi)部必須保持在標(biāo)準(zhǔn)大 氣壓下。因?yàn)樵摎んw必須是抗壓的，以便抵抗水下環(huán)境或周?chē)闹魅萜? 的過(guò)壓，所以會(huì)發(fā)生一些結(jié)構(gòu)問(wèn)題。安全地承受該壓力需要厚的壁(取 決于壓力和殼體的尺寸，該壁厚可達(dá)到100mm以上)和/或支撐桿，這 會(huì)占用太多空間，并且會(huì)對(duì)該殼體的密封(特別是對(duì)進(jìn)出該殼體的電連 接貫穿接頭)提出較高的先決條件。另外，變換器電路需要復(fù)雜的冷卻 系統(tǒng)，以將廢熱從其殼體內(nèi)消散掉。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種在一開(kāi)始提到的那種類(lèi)型的可變速 驅(qū)動(dòng)器，其具有較低結(jié)構(gòu)需求。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種相應(yīng)的 水下設(shè)施、水下容器和水下運(yùn)載器。

通過(guò)包括權(quán)利要求1中所給出特征的可變速驅(qū)動(dòng)器、包括權(quán)利要求 10中所給出特征的水下設(shè)施、包括權(quán)利要求11中所給出特征的水下容 器、以及包括權(quán)利要求12或13中所給出特征的水下運(yùn)載器，該問(wèn)題得 以解決。

本發(fā)明提出了一種用于水下設(shè)施、水下容器或水下運(yùn)載器的可變速 驅(qū)動(dòng)器，包括AC/AC變換器，該AC/AC變換器具有電流控制的無(wú)電容 器的直流環(huán)節(jié)。這不僅減少了變換器中電子部件的數(shù)目，因而減小了失 效的可能性。而且，由于根據(jù)本發(fā)明沒(méi)有采用對(duì)壓力敏感的電容器，所 以用于壓力補(bǔ)償?shù)膹?fù)雜措施可以被完全省略掉，或者至少僅被限制到變 換器的控制電子裝置。因此，變換器可以被暴露在過(guò)壓下，特別是水下 環(huán)境壓力下。該變換器可以被裝備有任何類(lèi)型的功率開(kāi)關(guān)，例如晶閘管、 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、以及絕緣柵雙極晶體管。

優(yōu)選地，所述直流環(huán)節(jié)包括平滑電感。平滑電感典型地用于高功率、 電流控制的直流環(huán)節(jié)。該直流環(huán)節(jié)可包括其它的耐壓部件。

特別地，所述直流環(huán)節(jié)可僅僅包括所述電感。這樣，可變速驅(qū)動(dòng)器 就具有簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和低的失效可能性，并且僅占用很小的空間。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，至少所述變換器被布置在液密的殼體內(nèi)。該殼 體優(yōu)選地用液體填滿(mǎn)。因?yàn)橐后w是幾乎不能被壓縮的，所以該液體用來(lái) 在所有面上支撐該殼體以抵抗任意外部壓力。因此，該殼體自身即使是 在高外部壓力下(例如，在深海中)也幾乎是不可壓縮的，而且變換器 部件間接地暴露于外部壓力中。因?yàn)樵撛颍瑲んw的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性被大大 降低了。由于在殼體內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間的低壓差，密封件和裝配件(特別 是貫穿接頭的密封件和裝配件)可以更簡(jiǎn)單，并且更加可靠。另外，該 液體可用作冷卻液，用以將來(lái)自變換器電路的廢熱消散到殼體的外側(cè)。 因此，冷卻系統(tǒng)的復(fù)雜性也被降低了。由于結(jié)構(gòu)需求比現(xiàn)有技術(shù)要低， 所以通過(guò)該實(shí)施例，緊湊而重量輕的可變速驅(qū)動(dòng)器是可能的。

有利地，用電絕緣液體將所述殼體填滿(mǎn)。在這種情況下，無(wú)需采取 預(yù)防措施來(lái)阻止變換器裸露的電觸點(diǎn)之間的短路。舉例而言，該液體可 以是油。

優(yōu)選地，所述殼體的壁具有最大10mm的厚度(特別地，最大5mm 的厚度)。因此，該殼體具有低的熱容量和高的熱導(dǎo)性，以用于有效地 消散廢熱。除此之外，在水下應(yīng)用中，它需要更少的材料和更小的空間。 通常，所述殼體的壁僅需要具有承受正常操作和工作狀況的設(shè)計(jì)厚度。

通過(guò)位于所述殼體內(nèi)側(cè)的體積補(bǔ)償器(volume?compensator)，由泄 漏導(dǎo)致的故障可被延遲。該體積補(bǔ)償器通過(guò)在殼體內(nèi)提供輕度過(guò)壓，從 而在特定的一段時(shí)間中阻止外部液體侵入變換器殼體。