Key information

Title: Fremgangsmåte for spenningsregulering av en krets med en kapasitiv last
Application number: 20040941
Case type: National
Status: 28.02.2022 Ikke betalt årsavgift
Filed: 03.02.2004
Effective date: 03.02.2004
Publicly available: 04.08.2005
Applicant: Magtech AS (NO)
Owner: NOV Process & Flow Technologies AS (NO)
Inventor: Bjørnar S Johansen (NO) et al.
Agent: ONSAGERS AS (NO)
Granted: 09.10.2006
Patent number: 322439

Abstract and drawing

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for spenningsregulering av en krets med en kapasitiv last, omfattende kobling av en første styrbar reaktor i serie med den kapasitive lasten, måling eller estimering av spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, etablering av referanseverdier for spenningsfallet (Vref) over den kapasitive lasten, basert på den målte/estimerte spenningen og/eller strømmen og på referanseverdiene, beregning av en ønsket impedansverdi (X) for den styrbare reaktoren som er nødvendig for etablering av et reaktorspenningsfall som fører til ønsket verdi for spenningsfall (Vref) over lasten, regulering av reaktorens reaktans for å oppnå den ønskede impedansverdien ved variering av den effektive permeabiliteten i reaktorens magnetiske kjerne. Oppfinnelsen angår også et system for utføring av fremgangsmåten.

Publications

Checking availability of the latest published version...

Documents

Expand

Download files (13)

Date

Date	Doc. No.	Process	Case number	In/Out	Journal description	To/from
19.09.2022	23-01	Saksbehandling	20040941(322439)	UT	PT Opphørt Patent - for ikke betalt årsavgift (3311)
04.07.2022	22-01	Saksbehandling	20040941(322439)	UT	PT Påminnelse om ikke betalt årsavgift (3329) (PT20040941)
05.10.2017	02-01	Overdragelse av søknad/rettighet	2017/12769	UT	GH Forespørsel	Onsagers AS
03.10.2017	01-03	Overdragelse av søknad/rettighet	2017/12769	INN	Endringsskjema, fullmakt	Onsagers AS
03.10.2017	01-02	Overdragelse av søknad/rettighet	2017/12769	INN	Fullmakt	Onsagers AS
03.10.2017	01-01	Overdragelse av søknad/rettighet	2017/12769	INN	Generell henvendelse	Onsagers AS
11.11.2014	02-01	Overdragelse av søknad/rettighet	2014/12917	UT	GH Forespørsel	Onsagers AS
10.11.2014	01-02	Overdragelse av søknad/rettighet	2014/12917	INN	Overdragelse eller navn adresseendring	Onsagers AS
10.11.2014	01-01	Overdragelse av søknad/rettighet	2014/12917	INN	Generell henvendelse	Onsagers AS
19.09.2014	02-01	Overdragelse av søknad/rettighet	2014/10423	UT	GH Forespørsel	Onsagers AS
12.09.2014	01-03	Overdragelse av søknad/rettighet	2014/10423	INN	Endringsskjema	Onsagers AS
12.09.2014	01-02	Overdragelse av søknad/rettighet	2014/10423	INN	Generell henvendelse	Onsagers AS
12.09.2014	01-01	Overdragelse av søknad/rettighet	2014/10423	INN	Fullmakt	Onsagers AS
29.12.2006	21-01	Saksbehandling	322439 (20040941)	INN	Korrespondanse (hoved dok)
30.10.2006	20-01	Saksbehandling	20040941	UT	PT RegistreringsBrev (2006.10.30)
28.09.2006	19-01	Saksbehandling	20040941	UT	Patent Specifications (2006.09.28)
25.08.2006	18-01	Saksbehandling	20040941	UT	PT Medelelse om patent (2006.08.25)
10.01.2006	17-01	Saksbehandling	20040941	UT	Patent - Reminder of first annual fee (2006.01.10)
02.01.2006	16-04	Saksbehandling	20040941	INN	Patenttegninger
02.01.2006	16-03	Saksbehandling	20040941	INN	Krav
02.01.2006	16-02	Saksbehandling	20040941	INN	Beskrivelse
02.01.2006	16-01	Saksbehandling	20040941	INN	Korrespondanse (hoved dok)
02.11.2005	15-01	Saksbehandling	20040941	UT	realitetsuttalelse korrigert utgave
02.11.2005	14-01	Saksbehandling	20040941	UT	PT Realitet_patent (2005.11.02)
30.08.2005	12-03	Saksbehandling	20040941	INN	Krav
30.08.2005	12-01	Saksbehandling	20040941	INN	Korrespondanse (hoved dok)
06.07.2005	11-01	Saksbehandling	20040941	INN	Korrespondanse (hoved dok)
03.06.2005	10-05	Saksbehandling	20040941	INN	Patenttegninger
03.06.2005	10-04	Saksbehandling	20040941	INN	Krav
03.06.2005	10-03	Saksbehandling	20040941	INN	Beskrivelse
03.06.2005	10-02	Saksbehandling	20040941	INN	Sammendrag
03.06.2005	10-01	Saksbehandling	20040941	INN	Korrespondanse (hoved dok)
06.05.2005	09-01	Saksbehandling	20040941	INN	Korrespondanse (hoved dok)
09.02.2005	08-01	Saksbehandling	20040941	INN	Korrespondanse (hoved dok)
04.11.2004	07-01	Saksbehandling	20040941	UT	Uttalelse i Patentsøknad (2004.11.04)
04.11.2004	06-01	Saksbehandling	20040941	UT	PT Realitet_patent (2004.11.04)
13.07.2004	05-03	Saksbehandling	20040941	INN	Erklæring: søkers rett til oppfinnelse
13.07.2004	05-02	Saksbehandling	20040941	INN	Fullmakt
13.07.2004	05-01	Saksbehandling	20040941	INN	Korrespondanse (hoved dok)
10.05.2004	04-01	Saksbehandling	20040941	UT	PT Formelle mangler_nasj patent (2004.05.10)
25.03.2004	03-01	Saksbehandling	20040941	INN	Korrespondanse (hoved dok)
04.02.2004	02-05	Saksbehandling	20040941	INN	Annet (OBS! main doc)
04.02.2004	02-04	Saksbehandling	20040941	INN	Patenttegninger
04.02.2004	02-03	Saksbehandling	20040941	INN	Krav
04.02.2004	02-02	Saksbehandling	20040941	INN	Beskrivelse
04.02.2004	02-01	Saksbehandling	20040941	INN	Korrespondanse (hoved dok)
03.02.2004	01-01	Saksbehandling	20040941	INN	Søknadsskjema PT (PT Form)
	1f	Saksbehandling	20040941	INN	Sammendrag

Description, claims and drawings

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et system for spenningsregulering av en krets med en kapasitiv last eller en last dominert av kapasitive elementer, og hvor kapasitansen til lasten kan være mer eller mindre (stokastisk) variabel (innenfor bestemte grenser).

Oppfinnelsen vil bli illustrert i detalj ved hjelp av et eksempel relatert til en spenningsstyring i en krets omfattende en elektrostatisk koalescer (appendix 1). En elektrostatisk koalescer er et apparat for separering av vann fra olje, og representerer en variabel kapasitiv last. Fremgangsmåten og systemet i samsvar med oppfinnelsen vil være anvendelig for spenningsregulering av enhver kapasitiv last, ettersom de takler hovedproblemene relatert til dette emnet.

I dag kan slike variable kapasitive laster bli matet av en variac via en transformator når spenningsregulering er ønsket.

Variac-løsningen er ikke en god løsning for kontinuerlig og automatisk regulering, ettersom den krever mekanisk intervensjon, noe som gjør den spesielt lite passende for undersjøiske anvendelser. Videre kan den kapasitive lasten komme i resonans med induktive elementer i transformatoren, noe som danner overspenninger som kan ødelegge komponentene og representere fare for omgivelsene.

Det finnes dessuten flere kjente løsninger for å tilveiebringe en resonanskrets. En av disse løsningene beskrives i US 5 684 678, som viser en LC resonanskrets for en resonanskonverter. Resonanskretsen omfatter en induktor i serie med en resonanskondensator, en primærvikling hos en transformator 24 og en inngangsspenning. En styrbar induktor er koblet i parallell med resonanskondensatoren 22. Den styrbare induktoren styres med en DC strøm gjennom dennes styringsvikling og styrer den effektive kapasitansen til resonanskondensatoren. Under driften av resonanskonverteren danner induktoren, kondensatoren og lekkinduktansen hos transformatoren en serieresonanstank-krets. Denne serietank-kretsen innstilles til å være i resonans ved omtrent tilnærmet to ganger driftsfrekvensen til den faste frekvensen til firkantpulsen fra likeretteren.

US 2003 0067284 beskriver i sin tur en eksiteringskrets med et ferroresonant transformatornettverk for et tenningssystem for en turbinmotor. Kretsen omfatter en inngangsnode som kan motta en AC inngangsspenning med varierende amplitude og frekvens, lagringskondensatorer for lagring av energi, en ladekrets og en utladningskrets for å tilveiebringe energi i form av gnister i tenningssystemet. De relative verdiene til en induktans for en drosselspole og primærsiden hos en metningstransformator, og konduktansen til innstillingskondensatorer settes slik at de tilveiebringer en resonansfrekvens som er lik den nominelle frekvensen til inngangsspenningen.

Resonanskonvertere er ellers grunnleggende beskrevet i kapittel 9 i boka "Power Electronics", Third Edition, 2003, av Mohan, Undeland, Robbins. Hos konvertere er det generelt et ønske om å øke svitsjefrekvens, for å redusere konverterens størrelse og vekt. Videre er det et sentralt poeng at svitsjingen skjer ved tidspunkter hvor strømmen gjennom og/eller spenningen over bryteren er null. For å oppnå konvertere med disse fordelene, er LC-resonans svært ofte et krav - derav navnet resonanskonverter.

Ingen av de ovennevnte kjente anordninger har som formål å unngå resonans (forårsaket av den kapasitive lasten) for å hindre skadelige overspenninger.

Problemene ved den kjente teknikken er løst ved hjelp av en fremgangsmåte for spenningsregulering av en krets med en kapasitiv last og en seriekoblet styrbar reaktor, for å unngå resonansgenererte overspenninger forårsaket av den kapasitive lasten, omfattende: a) måling eller estimering av spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, b) basert på disse målte/estimerte verdiene og på referanseverdier for spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, variering av den

effektive permeabiliteten til reaktorens magnetiske kjerne og dermed reaktorens reaktans for å oppnå et spenningsfall over reaktoren som fører til referanseverdien for spenningsfallet (Vref) over lasten.

Det er kjent at når en krets omfatter induktanser og kondensatorer, er det en risiko for resonans.

Oppfinnelsen omfatter deretter også en fremgangsmåte for spenningsregulering av en krets med en kapasitiv last og en seriekoblet styrbar reaktor, for å unngå resonansgenererte overspenninger forårsaket av den kapasitive lasten, omfattende: a) måling eller estimering av spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, b) måling eller estimering av et område av impedansverdier for den kapasitive lasten, enten før fullføring av systemet, i en testmodus eller under normal

d) basert på det målte/estimerte spenningsfallet og/eller strømverdiene og på etablerte verdier å beregne en ønsket serieimpedans for den styrbare reaktoren som

e) sammenligning av den ønskede impedans verdien med området av resonansverdier for reaktoren, og f) dersom den ønskede impedansverdien hører til området av resonansverdier eller skiller seg fra dette området med en forhåndsbestemt størrelse, å bruke en

g) basert på de målte/estimerte verdiene og på referanseverdiene for spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, variering av den

effektive permeabiliteten i reaktorens magnetiske kjerne og dermed reaktorens reaktans for å oppnå a) et spenningsfall over reaktoren som fører til

referanseverdien for spenningsfall (Vref) over lasten eller b) den ønskede impedansen.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet i de vedlagte patentkravene.

Overspenningsbeskyttelsesanordningen kan være en kjent anordning, slik som overspenningsavledere og varistorer muligens i kombinasjon med sikringer og/eller beskyttende kraftelektronikk. Disse anordningene kan føre til uønskede forstyrrelser i selve prosessen siden de i det vesentlige kortslutter den kapasitive lasten, slik at f.eks. den aktuelle olje/vannseparasjonsprosessen forstyrres. Videre degraderes varistorer over tid og de kan måtte skiftes ofte når overspenninger oppstår ofte. Hyppige erstatninger av komponenter er ikke akseptable f.eks. i undersjøiske anvendelser. En foretrukket løsning er at overspenningsbeskyttelsesanordningen i utgangspunktet er i stand til å hindre at overspenningen inntreffer.

I en foretrukket utførelsesform av denne fremgangsmåten omfatter derfor overspenningsbeskyttelsesanordningen en andre reaktor (parallell reaktor) koblet i parallell med den kapasitive lasten, hvor den andre reaktorens kjernes effektive permeabilitet varieres. På den samme måten som med den første reaktoren varieres den effektive permeabiliteten i reaktorens magnetiske kjerne i en utførelsesform av oppfinnelsen ved hjelp av en styringsstrøm (Icontrol) som danner et felt hovedsakelig vinkelrett på den eksisterende fluks i reaktorens magnetiske kjerne.

For å unngå at spenningen på den kapasitive lasten når størrelser som forringer utstyret, utføres det i enkelte tilfeller kobling av en kraftkilde til lasten før utføring av trinnene a), e), mens koblingen i andre tilfeller etableres etter eller i løpet av utførelsen av trinnene a)-e).

Fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen tillater at antallet komponenter i kretsen reduseres ved implementering av den første og andre reaktoranordningen ved hjelp av lekk- og magnetiseringsimpedans i en transformator med en primærvikling koblet til en kraftkilde, en andre vikling koblet til den kapasitive lasten, hvor fluksbanen er oppdelt i en felles fluksbane for primærviklingen og sekundærviklingen og minst én bypass-fluksbane - ved variasjoner i lastimpedansen varieres den effektive permeabiliteten til den felles fluksbanen for å endre resonansfrekvensen til den totale impedansen (last pluss styrbar reaktor(er)).

Resonans inntreffer ved en frekvens som avhenger av kapasitansverdiene og induktans verdi ene til kretsen. Dermed kan resonans unngås ved variering av frekvensen til kraftforsyningen og ved å holde denne frekvensen ved en verdi utenfor området av resonansfrekvenser definert av de variable kapasitansene og induktansene i kretsen. Kraftforsynings frekvensen kan f.eks. varieres ved hjelp av en frekvensomformer.

Oppfinnelsen angår også et system for utførelse av fremgangsmåten ovenfor.

Systemet ifølge oppfinnelsen for spenningsregulering av en krets med en kapasitiv last, for å unngå resonansgenererte overspenninger forårsaket av den kapasitive lasten omfatter:

- en målings- og/eller estimeringsenhet for måling/estimering av spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, - en inngangsanordning for inngivelse av referanseverdier for spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten,

- en prosesseirngsenhet koblet til målings-/estimeringsenheten, inngangsanordningen og permeabilitetsstyringsanordningen for, basert på den målte og/eller estimerte spenningen og/eller strømmen og på referanseverdiene, styring av utgangen hos permeabilitetsstyringsanordningen for å oppnå et spenningsfall over reaktoren som fører til referanseverdien for spenningsfallet over lasten.

I én utførelsesform av systemet omfatter permeabilitetsstyringsanordningen en strømkilde og en vikling tilpasset til å danne et felt hovedsakelig vinkelrett på eksisterende fluks i reaktorens magnetiske kjerne. Fortrinnsvis er permeabilitetsstyringsanordningen tilpasset til å øke eller minke reaktorens reaktans for å oppnå en ønsket impedansverdi og dermed et reaktorspenningsfall som fører til innstilte verdier for spenningsfallet over lasten.

For å imøtekomme risikoen for resonans omfatter oppfinnelsen et system for spenningsregulering av en krets med kapasitiv last, for å unngå resonansgenererte overspenninger forårsaket av den kapasitive lasten, omfattende:

- en målings- og/eller estimeringsenhet for måling/estimering av spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, og måling eller estimering av et område av impedansverdier for den kapasitive lasten, - en inngangsanordning for inngivelse av referanseverdier for spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten,

- en prosesseirngsenhet tilkoblet målings-/estimeringsenheten, inngangsanordningen og permeabiHtetsstyringsanordningen for: - basert på området av impedansverdier for den kapasitive lasten, utledning av et område av serieresonans verdi er for den styrbare reaktoren, - basert på det målte/estimerte spenningsfallet og/eller strømverdiene og på etablerte verdier, beregning av en ønsket serieimpedans for den styrbare reaktoren som vil føre til referansespenningsfallet over den kapasitive lasten, - sammenligning av den ønskede impedansverdien med et område av resonansverdier for reaktoren, og - dersom den ønskede impedansverdien hører til et område av resonansverdier eller skiller seg fra dette området med en forhåndsbestemt størrelse,

styring av bruken av en overspenningsbeskyttelsesanordning for den kapasitive lasten, - basert på de målte/estimerte verdiene og på referanseverdiene for spenningsfall over og/eller strømmen gjennom den kapasitive lasten, styring av utgangen til permeabilitetsstyringsanordningen for å oppnå et spenningsfall over reaktoren som fører til referanseverdiene for spenningsfallet og lasten.

Fordelaktige utførelsesformer av systemet er beskrevet i de vedlagte patentkravene.

Dersom overspenningsbeskyttelsesanordningen er en overspenningsavleder eller en varistor, vil koblingen bli trigget automatisk av beskyttelsesanordningen og det vil ikke være nødvendig å ta seg av dette ved hjelp av prosesseringsenheten.

Som nevnt tidligere kan overspenningsbeskyttelsesanordningen omfatte en andre reaktor koblet i parallell med den kapasitive lasten. I dette tilfellet kan prosesseringsenheten bli koblet til en andre permeabilitetsstyringsanordning for variering av den andre reaktorens kjernes effektive permeabilitet. Dette gjøres i en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen ved et system hvor permeabilitetsstyringsanordningen omfatter en styringsstrømskilde (Icontrol) som danner et felt hovedsakelig vinkelrett på den eksisterende fluksen i reaktorens magnetiske kjerne.

Koblingen av lasten til en kraftforsyning vil trigges av prosesseringsenheten i en utførelsesform av oppfinnelsen.

I en utførelsesform av systemet i samsvar med oppfinnelsen omfatter den første og andre reaktoren lekk- og magnetiseringsimpedansen i en transformator med en primærvikling koblet til en kraftkilde, en sekundærvikling koblet til den kapasitive lasten og en magnetisk fluksbane, hvor: - transformatorens kjerne omfatter et felles element for etablering av en felles fluksbane for primærviklingen og sekundærviklingen og minst et bypasselement for etablering av en lekkfluksbane, og - minst én permeabilitetsstyringsanordning koblet til det felles elementet for, ved variasjon i lastimpedans, endring av den effektive permeabiliteten til den felles fluksbanen for å endre den felles fluksen og dermed effekten overført til lasten.

Denne løsningen tillater implementering av spennings- og resonansstyring ved hjelp av en enkelt anordning.

For å tilveiebringe frekvensstyring, omfatter systemet i en utførelsesform av oppfinnelsen en kraftforsyning med styrbar frekvens, f.eks. en frekvenskontroller.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av et eksempel illustrert i tegningene.

Fig. 1 viser en grunnleggende kretsmodul tilsvarende prinsippet for spenningsregulering i samsvar med oppfinnelsen.

Et elektrisk system omfattende en variabel kapasitiv impedans kan fortrinnsvis analyseres på per-unit-basis for å forstå prinsippene. Når et per-unit-system anvendes og alt utenom de grunnleggende kretselementene ignoreres, omfattende transformatorreaktansene dersom dette er egnet, består systemet av en kondensator i parallell med en motstand, matet av en AC-spenningskilde. En styrbar reaktans er plassert i serie med denne lasten for å oppnå en variabel spenning i fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen. Denne kretsen er vist i fig. 1.

Når inngangsspenningen er lik 1, er spenningen over den variable kapasitive lasten gitt av:

Den (kapasitive) reaktansen til lasten Xc avhenger selvfølgelig av verdien til kapasitansen og kan ha en relativt stor variasjon. Denne variasjonen vil bli diskutert senere, men foreløpig settes Xc lik 1. R settes lik 10 slik at lastimpedansen er overveiende kapasitiv. Spenningen over lasten er vist i fig. 2 som en funksjon av X

• For en verdi X = Xc er kretsen i resonans og den kapasitive lastspenningen er 10 ganger så høy som inngangsspenningen. Med en større R vil dempingen i kretsen være enda mindre og resonansoverspenningene vil være høyere. • På den venstre flanken av kurven, når X < Xc, er den kapasitive lastspenningen høyere enn inngangsspenningen, men kan ikke være lavere enn inngangsspenningen. Dette åpner i prinsippet for muligheten til å ha en lav inngangsspenning mens resonanskurven anvendes til å transformere den kapasitive lastspenningen opp til ønsket nivå. • På den høyre flanken av kurven, når X > Xc, kan den kapasitive lastspenningen både være høyere og lavere enn inngangsspenningen. Med tilstrekkelig stor Xka. n den kapasitive lastspenningen være null.

Med hensyn til resonans vil et tilfelle bli analysert hvor kapasitansen C hos den kapasitive lasten varierer. En variasjon i C fra 0,2-5 gir et forhold på 25 mellom den høyeste og laveste verdien. En slik variasjon tilsvarer til en variasjon i Xc, i den grunnleggende kretsen i fig. 1, i området 5-0,2 ( Xc = 5 tilsvarer til C lik 0,2 og vice versa).

I fig. 2, hvor Xc = 1, sier vi at vi opererer ved punktet X = 2. Dersom C øker, minker Xc. Da vil den viste resonanskurven ha et venstreskift. Holdes ^konstant (lik 2), minker spenningen over den kapasitive lasten. Etter en kort stund vil et lukketsløyfet styringssystem redusere Jf for å bringe den kapasitive lastspenningen tilbake til originalverdien. Et nytt stabilt driftspunkt oppnås derved.

Dersom det motsatte skjer, dvs. dersom C minker, skifter resonanskurven til høyre. Følgelig øker spenningen over den kapasitive lasten. I det verste tilfellet er minkingen i C akkurat den riktige mengden til å tilsvare toppen på resonanskurven, og den kapasitive lastspenningen øker dramatisk. På grunn av en viss tidsforsinkelse i det lukketsløyfede styringssystemet kan dette være destruktivt. Preventive tiltak mot slike overspenninger er derfor essensielle. Fig. 3 illustrerer diskusjonen ovenfor.

Variasjoner i impedans hos den kapasitive lasten gir en risiko for resonans som vist ovenfor. Reaksjoner i det gitte området representerer ikke en begrensning angående stasjonær oppdrift, dvs. å oppnå den ønskede spenningen når kapasitansen til den kapasitive lasten ikke har fast variasjon.

Systemet diskutert så langt kan imidlertid gi uønskede resonansoverspenninger på grunn av impedansvairasjoner. Derfor bør en stor del forsiktighet vises i forhold til resonans og forholdsregler for å løse dette problemet må anvendes. En diskusjon av mulige fremgangsmåter for å løse dette problemet følger:

Den minste mulige C gir størst mulig XC) som i den grunnleggende diskusjonen er satt lik 5. Dersom den minste mulige AT (styrbar reaktans) velges større enn denne verdien er en sikret at en alltid har en høyresidig drift, og dermed alltid unngår resonans. Ulempen med denne løsningen er åpenbar når C er større enn minimumsverdien. Da er Xc mindre, og en mindre AT behøves for å opprettholde den kapasitive lastspenningen. Siden den minste AT ble satt (f.eks. ut fra design) til en verdi større enn den som nå behøves, er det klart at den maksimale spenningen ikke kan opprettholdes når den kapasitive lasten har en relativt høy C.

Dersom C nesten alltid har sin minste verdi, og høyere verdier tilsvarer uønskede driftsmoduser når en minkning i spenning faktisk ønskes, kan imidlertid løsningen av å sette den minst mulige Jf større enn en høyest mulig Xc være et godt svar på resonansproblemet.

På den andre siden, dersom C viser en type stokastisk oppførsel, med en typisk verdi noe over sin minimumsverdi, er løsningen ovenfor ikke å anbefale. En

plutselig minkning i C vil føre til et skift hos responskurven til høyre som vist i fig. 3, med den faren at en overspenning inntreffer. I dette tilfellet vil en isteden stole på en type overspenningsbeskyttelse som kortslutter den kapasitive lasten med én gang spenningen over den når en terskel spenning.

En annen måte å unngå resonans ved alle tidspunkter er å sette en "avtappningsmotstand" i parallell med den elektrostatiske kapasitive lasten. Ulempen med denne fremgangsmåten er effektstrømtapet i motstanden.

I samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen takles resonansproblemet av en andre styrbar reaktans, i parallell med den elektrostatiske kapasitive lasten. Den grunnleggende kretsen modifiseres så slik at den ser ut som i fig. 4. Reaktansen til dert nye komponenten (den andre styrbare reaktoren) benevnes Xp. Impedansen til en parallell kobling av en L og en C er:

Det er klart at dersom Xp <XC ser kilden induktiv last. I frekvensområdet er resonans-(vinkel-)-frekvensen til lasten (som nå omfatter parallell induktans mens R ses bort fra):

(Vinkel) rfekvens en a hos kilden holdes nå mindre enn o) o ved alle tidspunkter, noe som sikrer at kretsen aldri kommer i resonans. Det kan gjøres enten ved en innstilling av parallellinduktansen (den andre styrbare reaktoren) slik at den minste coo som kan inntreffe alltid vil være større enn vinkelfrekvensen hos kilden; eller ved faktisk endring av frekvensen til kilden til en passende verdi; eller begge.

En løsning til resonansspørsmålet i samsvar med oppfinnelsen er å også plassere en frekvensomformer mellom kilden og den første styrbare reaktoren, og å anvende en styrbar reaktor også for parallellgrenen. Dette er vist i fig. 5, hvor også noe strøinduktans og resistans i kretsen er inkludert.

Når det gjelder andre temaer angående oppfinnelsen henvises det til fig. 4.1 fig. 6 er spenningen over kondensatoren vist som en funksjon av AT, hvor Xp er satt lik 0,5 ganger den minste Xc. To kurver er vist; én for Xc = 1 og en for Xc = 5.

Som det kan ses kan spenningen nå teoretisk styres i området 1-0.1 praksis vil imidlertid et område fra omkring 0,8-0 være mer realistisk, ettersom utforming av den styrbare reaktansen for nesten null minimumsinduktans gjør komponentene svært dyre og tunge.

Dette bør i praksis ikke medføre en stor begrensning, ettersom en opptransformator i de fleste tilfeller anvendes foran lasten. Denne transformatoren bør så være utformet med hensyn på det ovenfor. I enkelte tilfeller vil en ekstra opptransformator måtte bli anvendt dersom full spenning behøves. Fig. 7 viser den grunnleggende kretsen også med transformatoren inkludert.

De styrbare reaktansene i fremgangsmåten og systemet i samsvar med oppfinnelsen drives etter prinsippet diskutert f.eks. i PCT/NO01/00217 og PCT/NO02/00435. Et grunnleggende konsept med tanke på muligheten for å variere effektiv permeabilitet hos en krets ved hjelp av en magnetisk fluks som i det vesentlige er vinkelrett på driftsfluksen i en magnetisk krets er illustrert i fig. 8, hvor ulike verdier hos en styringsstrøm fører til ulike B-H-kurver. De lineariserte BH-kurvene gir den effektive permeabiliteten for en gitt styringsstrøm.

Claims

1. Fremgangsmåte for spenningsregulering av en krets med en kapasitiv last og en seriekoblet styrbar reaktor, for å unngå resonansgenererte overspenninger forårsaket av den kapasitive lasten, omfattende: a) måling eller estimering av spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, b) basert på disse målte/estimerte verdiene og på referanseverdier for spenningsfallet over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, variering av den effektive permeabiliteten til reaktorens magnetiske kjerne og dermed reaktorens reaktans for å oppnå et spenningsfall over reaktoren som fører til referanseverdien for spenningsfall (Vref) over lasten.

2. Fremgangsmåte for spenningsregulering av en krets med en kapasitiv last og en seriekoblet styrbar reaktor, for å unngå resonansgenererte overspenninger forårsaket av den kapasitive lasten, omfattende: a) måling eller estimering av spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, b) måling eller estimering av et område av impedansverdier for den kapasitive lasten, enten før fullføring av systemet, i en testmodUs, eller under normal drift, utleding av et område av serieresonansverdier for den styrbare reaktoren, d) basert på det målte/estimerte spenningsfallet og/eller strømverdiene og på etablerte verdier å beregne en ønsket serieimpedans for den styrbare reaktoren som vil føre til referansespenningsfallet over den kapasitive lasten, e) sammenligning av den ønskede impedansverdien med området av resonansverdier for reaktoren, og f) dersom den ønskede impedansverdien hører til området av resonansverdier eller skiller seg fra dette området ved en forhåndsbestemt størrelse, å bruke en overspenningsbeskyttelsesanordning for den kapasitive lasten, g) basert på de målte/estimerte verdiene og på referanseverdier for spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, variering av den effektive permeabiliteten i reaktorens magnetiske kjerne og dermed reaktorens reaktans for å oppnå: a) et spenningsfall over reaktoren som fører til referanseverdien for spenningsfall (Vref) over lasten eller b) den ønskede impedansen.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2,karakterisert ved at overspenningsbeskyttelsesanordningen omfatter en andre reaktor koblet i parallell med den kapasitive lasten.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 3, omfattende variering av den andre reaktorens kjernes effektive permeabilitet.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4, omfattende variering av den effektive permeabiliteten i den parallelle reaktorens magnetiske kjerne ved hjelp av en styringsstrøm (Icontrol) som danner et felt ved hovedsakelig vinkelrett på den eksisterende fluksen i reaktorens magnetiske kjerne.

6. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene ovenfor, karakterisert ved at den effektive permeabiliteten i seriereaktorens magnetiske kjerne varieres ved hjelp av en styringsstrøm (Icontrol) som danner et felt hovedsakelig vinkelrett på den eksisterende fluksen i reaktorens magnetiske kjerne.

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, hvor den effektive permeabiliteten til seriereaktorens magnetiske kjerne økes eller minkes for å oppnå et reaktorspenningsfall som fører til referansespenningsfallet over lasten.

8. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene ovenfor, omfattende kobling av lasten til en kraftforsyning før, etter eller under utføringen av trinnene a)-g).

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2 eller et av kravene 3-8 i kombinasjon med krav 2, omfattende implementering av serie- og parallellreaktoranordningene ved hjelp av lekk- og magnetiseringsimpedans i en transformator med en primærvikling koblet til en kraftkilde, en sekundærvikling koblet til den kapasitive lasten, og en magnetisk fluksbane, hvor: - fluksbanen er delt i en felles fluksbane for primærviklingen og sekundærviklingen og minst en bypassfluksbane, - ved variasjon i lastimpedansen, den effektive permeabiliteten til fellesfluksbanen endres for å endre responsfrekvensen til den totale impedansen (last pluss styrbar reaktor(er)).

10. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene ovenfor, omfattende variering av frekvensen til kraftforsyningen.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10, omfattende variering av frekvens ved hjelp av en frekvensomformer.

12. System for spenningsregulering av en krets med en kapasitiv last, for å unngå resonansgenererte overspenninger forårsaket av den kapasitive lasten, omfattende: - en styrbar seriereaktor for kobling i serie med den kapasitive lasten, - en målings- og/eller estimeringsenhet for måling/estimering av spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, - en inngangsanordning for inngivelse av referanseverdier for spenningsfallet over og/eller strømmen gjennom den kapasitive lasten, - en permeabilitetsstyringsanordning for regulering av reaktorens reaktans, - en prosesseirngsenhet koblet til målings-/estimeringsenheten, inngangsanordningen og permeabilitetsstyringsanordningen for, basert på den målte og/eller estimerte spenningen og/eller strømmen og på referanseverdiene, styring av utgangen hos permeabilitetsstyringsanordningen for å oppnå et spenningsfall over reaktoren som fører til referanseverdiene for spenningsfallet over lasten.

13. System for spenningsregulering av en krets med kapasitiv last, for å unngå resonansgenererte overspenninger forårsaket av den kapasitive lasten, omfattende: - en styrbar seriereaktor for kobling i serie med den kapasitive lasten, - en målings- og/eller estimeringsenhet for måling/estimering av spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, og måling eller estimering av et område av impedansverdier for den kapasitive lasten, - en inngangsanordning for inngivelse av referanseverdier for spenningsfall over og/eller strøm gjennom den kapasitive lasten, - en permeabilitetsstyringsanordning for regulering av reaktorens reaktans, - en prosesseirngsenhet koblet til målings-/estimeringsenheten, inngangsanordningen og permeabilitetsstyringsanordningen for: - basert på et område av impedansverdier for den kapasitive lasten, utledning av et område av serieresonansverdier for den styrbare reaktoren, - basert på det målte/estimerte spenningsfallet og/eller strømverdiene og på etablerte verdier, beregning av en ønsket serieimpedans for den styrbare reaktoren som vil føre til referansespenningsfallet over den kapasitive lasten, - sammenligning av den ønskede impedansverdien med et område av resonansverdier for reaktoren, og - dersom de ønskede impedansverdiene hører til et område av resonansverdier eller skiller seg fra dette området med en forhåndsbestemt størrelse, styring av bruk av en overspenningsbeskyttelsesanordning for den kapasitive lasten, - basert på de målte/estimerte verdiene og på referanseverdiene for spenningsfallet over og/eller strømmen gjennom den kapasitive lasten, styring av utgangen til permeabilitetsstyringsanordningen for å oppnå et spenningsfall over reaktoren som fører til referanseverdien for spenningsfallet og lasten.

14. System i samsvar med krav 13,karakterisert ved at overspenningsbeskyttelsesanordningen omfatter en andre reaktor koblet i parallell med den kapasitive lasten.

15. System i samsvar med krav 14,karakterisert ved at prosesseringsenheten er koblet til den andre permeabilitetsstyringsanordningen for variering av den parallelle reaktorens kjernes effektive permeabilitet.

16. System i samsvar med krav 15, hvor permeabilitetsstyringsanordningen omfatter en styringsstrøm (Icontrol)-kilde som danner et felt hovedsakelig vinkelrett på den eksisterende fluksreaktorens magnetiske kjerne.

17. System i samsvar med et av kravene ovenfor, hvor permeabilitetsstyringsanordningen omfatter en strømkilde og en vikling tilpasset til å danne et felt hovedsakelig vinkelrett på den eksisterende fluksen i seriereaktorens magnetiske kjerne.

18. System i samsvar med krav 17, hvor permeabilitetsstyringsanordningen er tilpasset til å øke eller minke seriereaktorens reaktans for å oppnå en ønsketimpedansverdi og dermed et reaktorspenningsfall som fører til referansespenningsfallet over lasten.

19. System i samsvar med et av kravene over,karakterisert ved at prosesseringsenheten er tilpasset for styrt tilkobling av lasten til en kraftforsyning.

20. System i samsvar med krav 15 eller et av kravene 16-19, sammen med krav 15, hvor serie- og parallellreaktorene omfatter lekk- og magnetiseringsimpedans i en transformator med en primærvikling koblet til en kraftkilde, en sekundærvikling koblet til den kapasitive lasten og en magnetisk fluksbane, hvor: • transformatorens kjerne omfatter et felles organ for etablering av en felles fluksbane for primærviklingen og sekundærviklingen og minst ett bypassorgan for etablering av en lekkfluksbane, og - minst én permeabilitetsstyringsanordning koblet til fellesorganet for, ved variasjon i lastimpedans, endring av den effektive permeabiliteten til fellesfluksbanen for å endre fellesfluksen og på denne måten effekten overført til lasten.

21. System i samsvar med et av kravene ovenfor, omfattende en kraftforsyning med styrbar frekvens.

22. System i samsvar med krav 21, omfattende en frekvensomformer.

Drawings

Priority

No priority

Patent classes

IPC classes

H01F 29/14

H02M 5/02

Citations

US 5 684 678 ()

US 20030067284 ()

Applicants, owners and inventors

Owners

NOV Process & Flow Technologies AS

Snarøyveien 36

1364 FORNEBU

NO (BÆRUM Municipality, Akershus county)

Org. number: 918094180

Inventors

Bjørnar S Johansen

Skippingveien 25

1513 MOSS

NO (MOSS Municipality, Østfold county)

Ole-Morten Midtgård

Toraldåsen 59

4886 GRIMSTAD

NO (GRIMSTAD Municipality, Agder county)

Agent

ONSAGERS AS

Postboks 1813, Vika

0123 OSLO

NO (OSLO Municipality, Oslo county)

Org. number: 934603729

Reference: P17897NO00

Status history

Payment history

Oppositions and appeals

No oppositions or appeals

Administrative limitation

No administrative limitation

Liens and licences

License

NIPO's case number: 1997
Status: Anmerket i register
Agreement signed on: -
Notice received at NIPO: 04.11.2014
Agreement terminated: -
Type of license: Ikke-eksklusiv
Info: Bruk innenfor olje & gass industrien knyttet til Power-Step-Out, DEH, Subsea Control Power samt virksomhet ikke relatert til olje & gass industrien, avgrenset mot all bruk innen MCT
Licensor: FJORDS PROCESSING AS
Postboks 403

LYSAKER 1327

NO (BÆRUM Municipality, Akershus county)
Licensee: MAGTECH AS

Postboks 750

MOSS 1502

NO (MOSS Municipality, Østfold county)

Gazette entries

No Gazette entries found

Only events from 2024.03.04 and onwards are shown.