BR112017012023B1

BR112017012023B1 - Sistema e aparelho

Info

Publication number: BR112017012023B1
Application number: BR112017012023-2A
Authority: BR
Inventors: Geraldo Nojima
Original assignee: Eaton Intelligent Power Limited
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2022-09-13
Also published as: US10050575B2; EP3234368B1; EP3234368A1; WO2016099939A1; US20160181964A1; US20180351499A1; BR112017012023A2

Abstract

APARELHO DE ACIONAMENTO DE MOTOR PARTICIONADO PARA APLICAÇÕES SUBMARINAS. Um sistema inclui uma unidade de controle acima da superfície e uma unidade de acionamento de motor submarina. A unidade de controle acima da superfície inclui um circuito de controle de motor de velocidade variável configurado para gerar pelo menos um sinal de controle de comutador e um primeiro circuito de comunicação configurado para transmitir o pelo menos um sinal de controle de comutador através de um meio de comunicação. A unidade de acionamento de motor submarina inclui um circuito acionador configurado para ser acoplado a um motor elétrico e compreendendo pelo menos um comutador de semicondutor e um segundo circuito de comunicações acoplado ao primeiro circuito de comunicações via o meio de comunicações e configurado para recuperar o pelo menos um sinal de controle de comutador transmitido e aplicar o pelo menos um sinal de controle de comutador recuperado ao circuito acionador.

Description

Fundamentos

[0001] A matéria inventiva se refere a aparelhos de acionamento de motor e, mais particularmente, a aparelho de acionamento de motor para aplicações submarinas, tal como exploração offshore de petróleo e gás.

[0002] Acionamentos de motor são usados numa série de diferentes aplicações industriais. Acionamentos de motor CA de velocidade variável, tal como acionamentos de frequência variável (VFDs) são utilizados, por exemplo, para compressores, bombas e afins. Um uso comum de VFDs é para controlar motores de compressor e bomba em operações de exploração e produção de petróleo e gás.

[0003] Um VFD pode controlar a velocidade e/ou o torque de um motor CA variando a frequência e a amplitude da voltagem aplicada ao motor. Um VFD pode ser usado para operar um motor a uma velocidade ótima para uma dada carga e/ou para proporcionar uma partida e/ou uma desaceleração gradual que limita a corrente e protege componentes mecânicos, tal como trens de engrenagens, tubulações e similares, de choque mecânico.

[0004] Um VFD típico pode incluir um inversor que está acoplado a uma fonte de energia CC as qual pode ser um sistema de distribuição de energia CC ou energia CC derivada de um sistema de distribuição de energia CA utilizando um retificador. O inversor pode incluir comutadores de semicondutor (por exemplo, transistores, retificadores controlados por silício e semelhantes) que são controlados por um circuito de controle digital incluindo um microcontrolador ou outro dispositivo de processamento de dados. Em particular, o microcontrolador pode receber sinais de feedback (por exemplo, velocidade, voltagem, corrente e semelhantes) e pode gerar responsivamente sinais de acionamento que são usados para controlar transistores de potência ou outros dispositivos de comutação de semicondutor que são usados para acionar o motor.

[0005] Em aplicações de petróleo e gás offshore convencionais, os VFDs são tipicamente usados para acionar motores localizados em plataformas de exploração e produção acima da superfície. Nos últimos anos, contudo, o equipamento de processamento de petróleo e gás crescentemente se moveu de tais plataformas para o leito do mar. Tal equipamento de processamento submarino pode ser implantado milhares de pés abaixo da superfície e pode ser submetido a pressões e/ou temperaturas intensas que podem degradar a confiabilidade. Ele também pode ser distribuído em uma ampla área. Pode ser demorado e caro manter e substituir o equipamento neste ambiente devido às profundidades e distâncias envolvidas.

Sumário

[0006] Algumas modalidades da matéria inventiva proporcionam um sistema incluindo uma unidade de controle acima da superfície e uma unidade de acionamento submarina. A unidade de controle acima da superfície inclui um circuito de controle de motor de velocidade variável configurado para gerar pelo menos um sinal de controle de comutador e um primeiro circuito de comunicação configurado para transmitir o pelo menos um sinal de controle de comutador através de um meio de comunicação. A unidade de acionamento de motor submarina inclui um circuito acionador a ser acoplado a um motor elétrico e incluindo pelo menos um comutador de semicondutor. A unidade de acionamento de motor submarina inclui ainda um segundo circuito de comunicações acoplado ao primeiro circuito de comunicações via o meio de comunicações e configurado para recuperar o pelo menos um sinal de controle de comutador transmitido e aplicar o pelo menos um sinal de controle de comutador recuperado ao circuito acionador.

[0007] Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo circuitos de comunicações podem ser circuitos de comunicações seriais. O primeiro circuito de comunicações pode ser configurado para multiplexar uma pluralidade de sinais de controle de comutador e o segundo circuito de comunicações é configurado para demultiplexar a pluralidade multiplexada de sinais de controle de comutador.

[0008] Em algumas modalidades, o segundo circuito de comunicações pode ser configurado para transmitir pelo menos um sinal de sensor através do meio de comunicação, o primeiro circuito de comunicações pode ser configurado para receber o pelo menos um sinal de sensor transmitido e o circuito de controle de motor de velocidade variável pode ser configurado para gerar o pelo menos um sinal de controle de comutador responsivo ao pelo menos um sinal de sensor recebido.

[0009] Em algumas modalidades, a unidade de acionamento de motor submarina e a unidade de controle acima da superfície podem ser configuradas para receber energia elétrica de fontes de energia separadas.

[0010] Em algumas modalidades, o meio de comunicações pode incluir um cabo de fibra óptica.

[0011] Em algumas modalidades, o circuito de controle de motor de velocidade variável pode incluir um primeiro circuito de controle de motor de velocidade variável e o sistema pode ainda incluir um segundo circuito de controle de motor de velocidade variável configurado para controlar a unidade de acionamento de motor submarina.

[0012] Outras modalidades proporcionam um aparelho incluindo um circuito acionador submersível configurado para ser acoplado a um motor elétrico e incluindo pelo menos um comutador de semicondutor e um circuito de comunicações submersível acoplado ao circuito acionador submersível e configurado para ser acoplado a uma unidade de controle via um cabo de comunicações, para recuperar pelo menos um sinal de controle de comutador transmitido através do cabo de comunicações pela unidade de controle e aplicar o pelo menos um sinal de controle de comutador recuperado ao circuito acionador submersível.

[0013] Ainda outras modalidades proporcionam um sistema incluindo um motor elétrico submerso e um acionamento de motor de velocidade variável incluindo uma unidade de acionamento de motor submersa acoplada ao motor elétrico e incluindo um circuito inversor incluindo pelo menos um comutador de semicondutor e uma unidade de controle acima da superfície acoplada à unidade de acionamento de motor submersa via um cabo de comunicações de fibra óptica, a unidade de controle acima da superfície transmitindo pelo menos um sinal de controle de comutador para o pelo menos um comutador de semicondutor para a unidade de acionamento de motor submersa via o cabo de comunicações de fibra óptica. O sistema pode ainda incluir uma unidade de controle de motor de velocidade variável submersa que controla a unidade de acionamento de motor submersa.

Breve descrição dos desenhos

[0014] A FIG. 1 é um diagrama esquemático que ilustra um sistema de acionamento de motor de velocidade variável de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva.

[0015] A FIG. 2 é um diagrama esquemático que ilustra um sistema de acionamento de motor de velocidade variável com um enlace de fibra óptica de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva.

[0016] A FIG. 3 é um diagrama esquemático que ilustra um sistema de acionamento de motor de velocidade variável com processamento de sinal de comutador de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva.

[0017] A FIG. 4 é um diagrama esquemático que ilustra um sistema de acionamento de motor de velocidade variável com controladores de velocidade variável redundantes de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva.

Descrição detalhada

[0018] As modalidades exemplares específicas da matéria inventiva serão agora descritas com referência aos desenhos anexos. Esta matéria inventiva pode, no entanto, ser incorporada em muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades aqui estabelecidas; em vez disso, estas modalidades são proporcionadas de modo que esta descrição seja completa e total e transmita completamente o escopo da matéria inventiva para os versados na técnica. Nos desenhos, números semelhantes se referem a elementos semelhantes. Será entendido que quando um elemento é denominado como sendo "conectado" ou "acoplado" a outro elemento, ele pode ser diretamente conectado ou acoplado ao outro elemento ou elementos intervenientes podem estar presentes. Como aqui utilizado, o termo "e/ou" inclui todas e quaisquer combinações de um ou mais dos itens listados associados.

[0019] A terminologia utilizada aqui tem o propósito de descrever apenas modalidades particulares e não se destina a ser limitativa da matéria inventiva. Como aqui utilizado, as formas singulares "um", "uma" e "o/a" pretendem incluir as formas no plural também, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será ainda compreendido que os termos "inclui", “compreende”, "incluindo" e/ou “compreendendo”, quando usados neste relatório descritivo, especificam a presença de características, inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não impossibilitam a presença ou adição de uma ou mais outras características, inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos.

[0020] A menos que definido em contrário, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) aqui utilizados têm o mesmo significado que o entendido normalmente por um versado na técnica à qual esta matéria inventiva pertence. Será entendido ainda que termos, tais como aqueles definidos em dicionários vulgarmente utilizados, devem ser interpretados como tendo um significado que é consistente com seu significado no contexto do relatório descritivo e da técnica relevante e não serão interpretados num sentido idealizado ou excessivamente formal, a menos que expressamente assim definido aqui.

[0021] A matéria inventiva pode ser incorporada como aparelho, métodos e produtos de programas de computador. Algumas modalidades podem ser descritas com referência a diagramas de bloco e/ou ilustrações operacionais que ilustram as estruturas e operações. Os blocos dos diagramas de bloco e/ou das ilustrações operacionais podem, em geral, ser implementados utilizando circuitos elétricos configurados para executar as funções especificadas. Estes "circuitos" podem geralmente ser implementados utilizando circuitos analógicos e/ou digitais e podem incluir componentes discretos e/ou componentes integrados, tal como circuitos integrados de processamento de dados (por exemplo, microprocessadores, microcontroladores, processadores de sinais digitais e semelhantes) e circuitos integrados específicos de aplicação (ASICs).

[0022] Cada bloco em tais diagramas pode representar um módulo, segmento ou porção do código de programa executável por computador para implementar a(s) função(ões) lógica(s) especificada(s). O código de programa executável por computador pode ser fornecido com um ou mais processadores de dados, processadores de propósito especial, ASICs e/ou outros aparelhos de processamento de dados programáveis, de modo que as instruções que executam o código para fornecer as funções/atos especificados nos diagramas em bloco e/ou blocos operacionais e, assim, fornecer circuitos que executam essas funções/atos.

[0023] Estes códigos de programa executáveis por computador podem também ser armazenados em um meio não transitório que pode dirigir um processador de dados para funcionar de uma maneira particular, de modo que o código de programa armazenado no meio não transitório constitua um artigo de fabricação incluindo instruções que implementam as funções especificadas no bloco ou blocos dos diagramas de blocos e/ou das ilustrações operacionais. O meio não transitório pode ser, mas não está limitado a, um sistema, aparelho ou dispositivo eletrônico, magnético, óptico, eletromagnético ou semicondutor. Exemplos mais específicos (uma lista não exaustiva) do meio não transitório incluem os seguintes: dispositivos de disco rígido, dispositivos de armazenamento óptico, dispositivos de armazenamento magnético, dispositivos de memória de acesso aleatório (RAM), dispositivos de memória de leitura (ROM), memória apagável programável somente de leitura (EPROM ou memória Flash) e memória de leitura de disco compacto (CD- ROM).

[0024] Algumas modalidades da matéria inventiva surgem de uma percepção de que acionamentos de motor podem ser implementados vantajosamente em ambientes marinhos particionando o acionamento em unidades acima da superfície e submarinas. Em algumas modalidades, circuitos de acionador, tal como comutadores de semicondutor, podem estar localizados numa unidade submarina e ligados a uma unidade de controle acima da superfície utilizando um enlace de comunicações de alta velocidade, tal como um enlace de fibra óptica. A unidade acima da superfície pode incluir circuitos de controle, tal como circuitos de processador, que podem ser mais vulneráveis a condições adversas, mais susceptíveis a falhar e/ou podem requerer intervenções de usuário frequentes para ações tais como atualizações de software. A unidade submarina pode ser geralmente limitada a componentes que são mais simples, mais resistentes a condições adversas e menos prováveis de falhar, tal como circuitos semicondutores de energia e circuitos lógicos relativamente simples para acionar tais circuitos de semicondutores de potência. Como os motores usados em aplicações submarinas são comumente relativamente de perdas, a latência introduzida por um enlace de comunicações mesmo de 200 km de comprimento ou mais entre um controlador baseado em computador e um circuito acionador de semicondutor de energia pode não introduzir instabilidade no controle do motor. De acordo com outros aspectos, um sistema pode incluir circuitos de controle submarinos combinados com um controlador redundante acima da superfície que pode ser utilizado como um backup em caso de falha do circuito de controle submarino.

[0025] A FIG. 1 ilustra um sistema 100 de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva. O sistema 100 inclui pelo menos uma unidade de acionamento de motor submarina 110 e pelo menos uma unidade de controle acima da superfície 120. A unidade de acionamento de motor submarina 110 pode incluir um ou mais conjuntos submersos posicionados, por exemplo, no leito do mar e/ou numa estrutura montada no leito do mar, ou suspensos acima do leito do mar de uma plataforma ou embarcação acima da superfície. A unidade de acionamento de motor submarina 110 inclui um circuito acionador 112 configurado para ser acoplado a pelo menos um motor submerso 20, por exemplo, um motor de perfuração ou de bomba. O circuito acionador 112 inclui um ou mais comutadores de semicondutores, por exemplo, um ou mais transistores de potência, retificadores controlados por silício (SCRs) ou outros dispositivos de semicondutor de potência. O circuito acionador 112 está acoplado a um circuito de comunicações 114, o qual pode ser configurado para receber sinais de acionamento para controle dos comutadores de semicondutor no circuito acionador 112 da unidade de controle acima da superfície 120 via um enlace de comunicações 130. O enlace de comunicações 130 pode incluir, por exemplo, um fio ou cabo de fibra óptica.

[0026] A unidade de controle 120 acima da superfície pode incluir, por exemplo, um ou mais conjuntos posicionados numa localização acima da superfície, tal como numa plataforma de exploração ou produção 10 ou numa localização terrestre a quilômetros de distância da unidade de acionamento de motor submarina 110. A unidade de controle acima da superfície 120 inclui um circuito de comunicações 114 acoplado ao circuito de comunicações 124 da unidade de acionamento de motor submarina 110 via o enlace de comunicações 130. Um circuito de controle de velocidade variável 122 é acoplado ao circuito de comunicações 124 e está configurado para fornecer sinais de controle de comutador que são transmitidos pelo circuito de comunicações 124 para a unidade de acionamento de motor submarina 110. Os sinais de controle de comutador podem ser gerados responsivos a um sinal de controle de velocidade, por exemplo, um sinal que comanda a operação do motor 20 a uma velocidade de rotação particular.

[0027] Será entendido que a unidade de acionamento de motor submarina 110 e a unidade de controle acima da superfície 120 podem implementar qualquer um de uma série de diferentes tipos de tecnologias de acionamento de frequência variável, tal como inversor de fonte de voltagem, inversor de fonte de corrente, inversor de etapa, cicloconversor e arquiteturas de recuperação de deslizamento. A unidade de controle acima da superfície 120 pode implementar qualquer uma de uma série de técnicas de controle diferentes, tal como controle V/Hz, controle de vetor (por exemplo, modulação de largura de pulso de vetor espacial).

[0028] A Fig. 2 ilustra um sistema de acionamento de motor de velocidade variável 200 de acordo com modalidades adicionais da matéria inventiva. O sistema 200 inclui uma unidade de acionamento de motor submarina 210 e uma unidade de controle acima da superfície 220 ligadas por um cabo de fibra óptica 230. A unidade de acionamento de motor submarina 210 inclui um circuito de comutação de semicondutor 214 que é configurado para ser acoplado a um motor 20. O circuito de comutação de semicondutor 214 inclui um ou mais comutadores de semicondutor (por exemplo, transistores, SCRs, GTOs, ou semelhantes), que são controlados por sinais de controle de comutador recebidos de um circuito transceptor óptico 212. O circuito de comutação de semicondutor 214 pode ser acoplado a um sistema de distribuição de energia CA ou CC submarino para receber energia para acionar um motor submarino fixado. O circuito de transceptor óptico 212 pode ser alimentado da mesma fonte.

[0029] O circuito transceptor óptico 212 recebe sinais de controle de commutador da unidade de controle acima da superfície 220 via o cabo de fibra óptica 230. Os sinais de controle de comutador podem ser transmitidos pela unidade de controle acima da superfície 220, por exemplo, numa forma multiplexada através de um enlace de comunicações serial que utiliza o cabo de fibra óptica 230 como um meio de comunicações. O circuito transceptor 212 pode ser configurado para demultiplexar o sinal recebido para recuperar os sinais de controle de comutador para aplicação aos comutadores de semicondutor do circuito de comutação de semicondutor 214.

[0030] A unidade de controle acima da superfície 220 inclui um circuito processador 222 (por exemplo, um microcontrolador ou outro dispositivo de processamento juntamente com memória associada e circuitos periféricos) que é configurado para proporcionar um controlador de motor de velocidade variável 213 utilizando software rodando no mesmo. Um circuito transceptor 224 é acoplado ao processador 222 e está configurado para transmitir sinais de controle de comutador gerados pelo controlador de motor de velocidade variável 213 para a unidade de acionamento de motor submarina 210 via o cabo de fibra óptica 230. Os sinais de controle de comutador podem ser gerados responsivos a, por exemplo, um sinal de controle de velocidade fornecido externamente e/ou um sinal de controle de velocidade gerado pelo processador 222, por exemplo, por outro processo de software. A unidade de controle acima da superfície 220 pode ser alimentada de uma fonte de energia diferente da unidade de acionamento de motor submarina 210, tal como um sistema de distribuição de energia CA ou CC de uma plataforma ou embarcação offshore ou um sistema de distribuição de energia terrestre.

[0031] Como ainda mostrado, a unidade de acionamento de motor submarina 210 também pode comunicar sinais de sensor, estado e outros sinais de volta para a unidade de controle 220 acima da superfície via o cabo de fibra óptica 230. Por exemplo, a unidade de acionamento de motor submarina 210 pode enviar sinais de feedback, tal como sinais de feedback de sensor de voltagem, corrente, temperatura e/ou velocidade para a unidade de controle acima da superfície 220 e o controlador de velocidade variável 213 pode gerar sinais de controle de comutador baseados em tais sinais de feedback. Tais sinais também podem ser usados para suportar outras funções, tal como monitoramento, diagnóstico e funções de testes.

[0032] De um modo geral, a distribuição de circuitos de acionamento de motor entre a unidade de controle acima da superfície 220 e a unidade de acionamento de motor submarina 210 pode fornecer uma combinação desejável de confiabilidade, disponibilidade, desempenho, segurança e outras características. Geralmente, é desejável colocar circuitos de alta corrente, tal como o circuito de comutação de semicondutor 214, em íntima proximidade da carga sendo acionada para reduzir os comprimentos de cabeamento de alta capacidade de corrente e, assim, reduzir custos e perdas. Tais circuitos de alta corrente podem também ser mais tolerantes do ambiente submarino e podem exibem uma relativamente alta confiabilidade e requerem manutenção relativamente simples que pode ser exercida por robôs submarinos ou outros dispositivos operados remotamente, de modo que acesso limitado à unidade submarina 210 não possa ser particularmente problemático. No entanto, circuitos que podem exigir manutenção e atualização mais frequente e/ou complexa e/ou que podem ser mais vulneráveis a falha, tal como circuitos de processamento de dados, podem ser imputados à unidade de controle acima da superfície 220 para facilitar manutenção e reparo.

[0033] Será apreciado que uma unidade de acionamento de motor submarina, tal como a unidade de acionamento de motor submarina 210, pode incluir circuitos além dos circuitos de comutação de comunicações e semicondutor descritos acima. Por exemplo, uma unidade de acionamento de motor submarina 210' ilustrada na Fig. 3 pode incluir um circuito de comutação de semicondutor 214 incluindo comutadores de semicondutor 217, juntamente com circuitos de controle (por exemplo, circuitos lógicos) que, por exemplo, reduzem a probabilidade de estados indesejáveis de operação proibindo certos estados de comutador e/ou executando correção de erro ou outras operações de processamento em sinais de controle de comutador recebidos. Por exemplo, o circuito de comutação de semicondutor 214' pode incluir uma máquina de estado 215 que é configurada para receber sinais de controle de comutador recuperados por um circuito transceptor 212, mas é restrito a aplicar apenas certos sinais aos comutadores de semicondutor 217. Por exemplo, em modalidades usando circuitos de meia-ponte, incluindo dois ou mais transistores acoplados entre barramentos CC, a máquina de estado 215 pode impedir ou limitar estados de comutador nos quais todos os transistores estão "ligados" e, assim, fornecer uma conexão de baixa impedância sustentada entre os barramentos. A máquina de estado 215 também pode ser usada para implementar regimes de comutação "fazer antes de interromper", "interromper antes de fazer" e outros regimes de comutação.

[0034] De acordo com aspectos adicionais da matéria inventiva, uma unidade de controle acima da superfície, tal como as unidades 120, 220 descritas acima, pode ser usada como um controlador redundante ou de back up para uma unidade de acionamento de motor submarina que é controlada por um controlador submarino primário. A Fig. 4 ilustra um sistema de acionamento de motor de velocidade variável 400 de acordo com modalidades adicionais da matéria inventiva. O sistema 400 inclui uma unidade submarina 410 que inclui um circuito de comutação de semicondutor 414 o qual é configurado para ser acoplado a um motor 20. O circuito de comutação de semicondutor 414 inclui um ou mais comutadores de semicondutor (por exemplo, transistores, SCRs, GTOs ou semelhantes, juntamente com circuitos de extremidade frontal para acionar tais dispositivos), os quais são controlados por sinais de controle de comutador recebidos de um circuito de controle de velocidade variável 416. Num primeiro modo de operação, o circuito de controle de velocidade variável 416 pode gerar os sinais de controle de comutação internamente, por exemplo, o circuito de controle de velocidade e de desvio 416 pode incluir um microcontrolador ou circuitos semelhantes e pode implementar um circuito de controle de velocidade que é utilizado para o controle do circuito de comutação de semicondutor 414 utilizando, por exemplo, feedback do motor 20.

[0035] Neste primeiro modo, entradas de controle de supervisão para o circuito de controle de velocidade variável 416 podem ser recebidas de um circuito transceptor óptico 412 que comunica com um circuito transceptor óptico 424 de uma unidade acima da superfície 420 via um cabo de fibra óptica 430. A unidade de controle acima da superfície 440 ainda inclui um circuito processador 422 (por exemplo, um microcontrolador ou outro dispositivo de processamento juntamente com a memória associada e circuitos periféricos) acoplado ao circuito transceptor 424 e configurado para fornecer um controlador de motor de velocidade variável 413 usando software rodando no mesmo.

[0036] Num segundo modo de operação, por exemplo, quando há uma falha do circuito de controle de velocidade variável submarino 416, os sinais de controle de comutação podem ser transportados da unidade de controle acima da superfície 420 para o circuito de comutação de semicondutor 444 enquanto o circuito de controle de velocidade 416 está desativado. Em particular, o controlador de velocidade variável 423 da unidade acima da superfície 420 pode assumir o controle da velocidade do circuito de controle submarino 416 de uma forma ao longo das linhas discutidas acima com referência às Figs. 1-3, enviando sinais de controle de comutador para o circuito de comutação de semicondutor 414 via o circuito transceptor óptico 412 e desviando do circuito de controle submarino 416.

[0037] O primeiro modo de operação pode ser um modo default, uma vez que retardos de propagação entre o circuito de controle de velocidade variável 416 e o circuito de comutação de semicondutor 414 podem ser mantidos relativamente pequenos e, portanto, podem permitir maior largura de banda do circuito e controle de velocidade mais apertado. O segundo modo pode ser modo de emergência ou de backup que proporciona menos desempenho, mas suporta operação continuada até o circuito de controle submarino 416 ser reparado ou substituído. O segundo modo pode também ser usado, por exemplo, para executar várias operações de diagnóstico ou de teste que podem não ser suportadas pelo circuito de controle submarino 416. Como ainda mostrado, a unidade submarina 410 pode comunicar sinais de sensor, estado e outros sinais de volta para a unidade acima da superfície 420 via o cabo de fibra óptica 430.

[0038] Nos desenhos e no relatório descritivo, foram divulgadas modalidades exemplares da matéria inventiva. Embora sejam empregados termos específicos, ele são utilizados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para fins de limitação, sendo o escopo da matéria inventiva definido pelas reivindicações seguintes.

Claims

1. Sistema, caracterizado pelo fato de compreender: - uma unidade de controle acima da superfície (120; 220; 420) compreendendo: - um circuito de controle de motor de velocidade variável (122; 213; 413) configurado para gerar pelo menos um sinal de controle de comutador; e - um primeiro circuito de comunicações (114; 224; 424) configurado para transmitir o pelo menos um sinal de controle de comutador através de um meio de comunicações (130; 230; 430); e - uma unidade de acionamento de motor submarina (110; 210; 410) compreendendo: - um circuito acionador (112; 214; 414) configurado para ser acoplado a e acionar um motor elétrico (20) e compreendendo pelo menos um comutador de semicondutor; e - um segundo circuito de comunicações (124; 212; 412) acoplado ao primeiro circuito de comunicações (114; 224; 424) via o meio de comunicações (130; 230; 430) e configurado para recuperar o pelo menos um sinal de controle de comutador transmitido e aplicar o pelo menos um sinal de controle de comutador recuperado ao pelo menos um sinal de controle de comutador ao circuito acionador (112; 214; 414) e, assim, fazendo com que o circuito acionador (112; 214; 414) acione o motor elétrico (20).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o primeiro (114; 224; 424) e o segundo (124; 212; 412) circuitos de comunicações serem circuitos de comunicações seriais.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o primeiro circuito de comunicações (224) ser configurado para multiplexar uma pluralidade de sinais de controle de comutador e sendo que o segundo circuito de comunicações (212) ser configurado para demultiplexar a pluralidade multiplexada de sinais de controle de comutador.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o circuito de controle de motor (213) ser configurado para operar o circuito acionador (214) como um inversor.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o segundo circuito de comunicações (124; 212; 412) ser configurado para transmitir pelo menos um sinal de sensor através do meio de comunicação (130; 230; 430), sendo que o primeiro circuito de comunicações (114; 224; 424) é configurado para receber o pelo menos um sinal de sensor transmitido e sendo que o circuito de controle de motor de velocidade variável (122; 213; 413) é configurado para gerar o pelo menos um sinal de controle de comutador responsivo ao pelo menos um sinal de sensor recebido.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a unidade de acionamento de motor submarina (110; 210; 410) e a unidade de controle acima da superfície (120; 220; 420) serem configuradas para receber energia elétrica de fontes de energia separadas.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o meio de comunicações (130; 230; 430) compreender um cabo de fibra óptica.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o cabo de fibra óptica ter um comprimento maior que 1 quilômetro.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o circuito de controle de motor de velocidade variável (122; 213; 413) compreender um primeiro circuito de controle de motor de velocidade variável (122; 213; 413) e sendo que o sistema compreende ainda um segundo circuito de controle de motor de velocidade variável (122; 213; 413) submarino configurado para fornecer pelo menos um sinal de controle de comutador para o circuito acionador (112; 214; 414).

10. Aparelho, caracterizado pelo fato de compreender: - um circuito acionador submersível (112; 214; 414) configurado para ser acoplado a um motor elétrico (20) e compreendendo pelo menos um comutador de semicondutor; e - um circuito de comunicações submersível (124; 212; 412) acoplado ao circuito acionador submersível (112; 214; 414) e configurado para ser acoplado a uma unidade de controle (120; 220; 420) via um cabo de comunicações (130; 230; 430), para recuperar pelo menos um sinal de controle de comutador transmitido através do cabo de comunicações (130; 230; 430) pela unidade de controle (120; 220; 420) e aplicar o pelo menos um sinal de controle de comutador recuperado ao circuito acionador submersível (112; 214; 414) e, assim, fazendo com que o circuito acionador (112; 214; 414) acione o motor elétrico (20).

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o circuito de comunicações (124; 212; 412) ser um circuito de comunicações serial.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o circuito de comunicações (124; 212; 412) ser configurado para transmitir pelo menos um sinal de sensor através do cabo de comunicações (130; 230; 430).

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o circuito acionador (112; 214; 414) ser configurado para receber energia elétrica de um sistema de distribuição de energia submarino.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o circuito de comunicações (124; 212; 412) ser um circuito de comunicações óptico.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o circuito de comunicações submersível (124; 212; 412) ser configurado para ser acoplado a uma unidade de controle (120; 220; 420) acima da superfície (120; 220; 420) via o cabo de comunicações (130; 230; 430).

16. Sistema, caracterizado pelo fato de compreender: - um motor elétrico (20) submerso; e - um acionamento de motor de velocidade variável compreendendo uma unidade de acionamento de motor submersa acoplada a e configurada para acionar o motor elétrico (20) e compreendendo um circuito inversor incluindo pelo menos um comutador de semicondutor e uma unidade de controle (120; 220; 420) acoplada à unidade de acionamento de motor submersa via um cabo de comunicações (130; 230; 430) de fibra óptica, a unidade de controle (120; 220; 420) transmitindo pelo menos um sinal de controle de comutador para o pelo menos um comutador de semicondutor para a unidade de acionamento de motor submersa via o cabo de comunicações (130; 230; 430) de fibra óptica, sendo que a unidade de acionamento de motor submersa transmite pelo menos um sinal de sensor para a unidade de controle (120; 220; 420) via o cabo de comunicações (130; 230; 430) de fibra óptica, e sendo que a unidade de controle (120; 220; 420) gera o pelo menos um sinal de controle de comutador responsivo ao pelo menos um sinal de sensor.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a unidade de acionamento de motor submersa receber energia de uma fonte de energia diferente da unidade de controle.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de a unidade de acionamento de motor submersa receber energia elétrica de um sistema de energia submarino.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o sistema compreender ainda uma unidade de controle de motor de velocidade variável submersa que controla a unidade de acionamento de motor submersa.

20. Aparelho, caracterizado pelo fato de compreender: - um circuito acionador submersível (112; 214; 414) configurado para ser acoplado a um motor elétrico (20) e compreendendo pelo menos um comutador de semicondutor; e - um circuito de comunicações submersível (124; 212; 412) acoplado ao circuito acionador submersível (112; 214; 414) e configurado para ser acoplado a uma unidade de controle (120; 220; 420) via um cabo de comunicações serial, o circuito de comunicações (124; 212; 412) configurado ainda para recuperar pelo menos um sinal de controle de comutador para o pelo menos um comutador de semicondutor transmitido pela unidade de controle (120; 220; 420) e, de modo responsivo, fazendo com que o circuito acionador (112; 214; 414) acione o motor elétrico (20), sendo que o circuito acionador (112; 214; 414) e o circuito de comunicações (124; 212; 412) são configurados para instalação submarina.

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o cabo de comunicações serial compreender um cabo de fibra óptica e sendo que o circuito de comunicações (124; 212; 412) compreende um circuito de comunicações óptico.

22. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o circuito de comunicações (124; 212; 412) ser configurado para transmitir pelo menos um sinal de sensor através do cabo de comunicações serial.

23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o circuito acionador (112; 214; 414) ser configurado para receber energia elétrica de um sistema de distribuição de energia submarino.