(57)【要約】本発明は、海面（４）上の少なくとも１つの電圧供給および制御装置（３）と、電気装置（２）と前記電圧供給および制御装置とを接続する海底ケーブル（５）と、基本的に現場内で電気装置（２）と連係する制御および駆動装置（６）とを備える電気装置（２）用の制御および供給システム（１）に関する。本発明の目的は、より少ない手段を用いてより高い効率を得、かつシステムをよりよく使用しながら、より長距離に供給が可能となるように、かかる制御および供給システムを改良することにある。この目的を達成するために、電圧供給および制御装置（３）は、海底ケーブル（５）中に供給すべき直流電圧を生成するための少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器（７）を備え、制御および駆動装置（６）は、海底ケーブル（５）により伝送される直流電圧を、直流電圧または交流電圧に変換するための少なくとも１つのＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ変換器（８）と連係し、かくして生成された電圧は、接続ラインを介して電気装置（２）に伝送される。
2004513595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海面（４）上の少なくとも１つの電圧供給および制御装置（３）と、電気装置（２）と前記電圧供給および制御装置とを接続する海底ケーブル（５）と、基本的に現場内で電気装置（２）と連係する制御および駆動装置（６）とを有する、電気装置（２）用の制御および供給システム（１）において、海底ケーブル（５）に供給する直流電圧を生成するための電圧供給および制御装置（３）が少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器（７）を含み、制御および駆動装置（６）が、海底ケーブル（５）により伝送された直流電圧を、直流電圧または交流電圧に変換するための少なくとも１つのＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ変換器（８）と連係し、かくして生成された電圧を、接続ラインを介して電気装置（２）に伝送可能であることを特徴とする制御および供給システム。
【請求項２】
特に３相交流電圧による供給のための交流電圧源（９）が電圧供給および制御装置（３）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の制御および供給システム。
【請求項３】
電圧供給および制御装置（３）と制御および駆動装置（６）とが各々少なくとも１つのデータ変調装置（１０、１２、１９、２０）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の制御および供給システム。
【請求項４】
電圧供給および制御装置（３）のデータ変調装置（１０）が、ＡＣ／ＤＣ変換器（７）の後段に位置づけされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項５】
電圧供給および制御装置（３）が外部のデータ伝送装置（１１）に接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項６】
制御および駆動装置（６）のデータ変調装置（１２）が、ＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ変換器（８）の後段に位置づけされることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項７】
過電流制御装置（１３）が、ＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ変換器（８）に割当てられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項８】
ＤＣ／ＡＣ変換器（８）が、交流電圧測定装置（１４）特に電圧シャントレギュレータ（１５）と誘導結合されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項９】
少なくともＤＣ／ＡＣ変換器（８）と交流電圧測定装置（１４）との間の誘導結合のために変圧器（１６）が具備されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１０】
変圧器が、おおむね対称で互いに向かい合う２つの分離可能なコイル・ハーフコア（１７、１８）を含んでなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１１】
データ伝送のためのデータ変調装置（１９、２０）が、コイル・ハーフコア（１７、１８）の各々に割当てられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１２】
コイル・ハーフコア（１７、１８）の各々に対して、ＤＣ／ＡＣ変換器（８）のデータ変調装置（１９、２０）の制御と交流電圧測定装置（１４）の制御とに適切な結合制御装置（２１、２２）が割当てられることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１３】
交流電圧測定装置（１４）が接続ライン（２６）を通して電気装置に接続されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１４】
交流電圧測定装置（１４）により、特に交流電圧の振幅が測定できることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１５】
ＤＣ／ＡＣ変換器（８）によって提供される交流電圧が、矩形波電圧であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１６】
電圧シャントレギュレータ（１５）を有する交流電圧測定装置（１４）により提供される交流電圧は、静的および動的に安定化されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１７】
海底ケーブル（１５）に沿ったデータ伝送が双方向で実施可能であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１８】
コイル・ハーフコア（１７、１８）間の空隙（２３）の幅が最大４ｍｍ、特に最大２ｍｍであることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項１９】
電圧シャントレギュレータ（１５）が双方向で形成されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項２０】
個別の接続ラインが、複数の電気装置（２）毎の各ユニット（２４）について海底ケーブル（５）内に具備されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【請求項２１】
データ伝送用のマルチプレクサ装置（２５）を備えることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項に記載の制御および供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、海面上の少なくとも１つの電圧供給および制御装置と、電気装置と前記電圧供給および制御装置とを接続する海底ケーブルと、および基本的に現場内で電気装置と連係する制御および駆動装置とを備える電気装置用の制御および供給システムに関する。
【０００２】
かかる制御および供給システムは、例えば、天然ガスおよび鉱油の産出において使用される。この点において、これは、陸上および海上掘削井で応用できる。
【０００３】
海上油井では、制御および供給システムの一部分は海面より上にあるプラットフォームの上に配置されている。この部分は、特に、海面より下かまたは同じく海底上にある制御および駆動装置まで海底ケーブルを介して接続される電圧供給および制御装置である。制御および駆動装置は、適切な接続ラインを介してモータ、電気アクチュエータおよびそれに類似の機器といった種々の電気装置に接続されている。
【０００４】
実践により知られているこのタイプの制御および供給システムでは、交流電圧は、海底ケーブルを通して伝送され、かくして、交流電圧の振幅および周波数は、例えば電気装置に連係したケーブルの端部で、該装置のための適切な供給電圧が提供されるように、すでに選択されている。各装置を直接制御するため、各装置について個別の海底ケーブルを具備することができる。データ伝送もまた、個別の海底ケーブルを介して行われる。
【０００５】
この既知の制御および供給システムがもつ欠点は、例えば海底ケーブルの長さが３０または５０ｋｍであり、かつ電気装置に対して適切な電力を伝送するため原供給電圧が６００ＶＡＣであって、この電気装置には２４０ＶＡＣを供給する場合には、そのケーブルとしては１００〜２００ｍｍ２の断面積が必要とされるという点にある。さらに、データラインが必要とされ、そのため、相当の直径をもつ海底ケーブルが必要になる。
【０００６】
上記では、電気装置用として２４０ＶＡＣで充分であると仮定されてきた。しかしながら、現在、例えば天然ガスまたは鉱油の産出において最長１分間の時間内でバルブを閉じるために例えばより高出力の電気装置としてサーボモータを駆動できるようにするには、さらに高い電圧が必要となるということが分かった。より高電圧の供給を受けるこのような電気装置へ応用する場合、既知の制御および供給システムを伴う海底ケーブルの断面積は、さらに一層増大することになる。
【０００７】
加えて、実際には、電気装置としてサーボモータを始動させるに当たっては、特により高出力のサーボモータについては、たとえ低速始動プロセスを用いた場合でも、そのサーボモータの始動プロセスによるケーブルの端部における短絡を示す戻り信号が、海底ケーブルを介し電圧供給および制御装置に向かって、発生する。これは、そのような短絡から自動的にシステムを保護すべく、オフ切替えが生じる。
【０００８】
その上、前述の制御および供給システムでは、出力電力を基準としてわずか２７％というシステム全体の効率しか得られない。
【０００９】
実践により知られている別の制御および供給システムでは、交流電圧の伝送も又海底ケーブルを通して行われる。しかしながら、このシステムでは、例えば１０，０００ＶＡＣの交流電圧が海底ケーブルを介して伝送され、制御および駆動装置においてそれは例えば変圧器により、電気装置が必要とする電圧値まで降下させられる。さらに、降下後再び電圧を平滑化するためにいくつかの電圧コンデンサを使用しなければならない。この別の既知のシステムで海底ケーブルの線路断面積を必要に応じて低減できるようにするためには、システム全体として適切な効率を得るべく、力率補正もまた実施され、この補正のために非常に複雑で高価なさらなる装置が必要とされる。
【００１０】
しかしながら、前述のシステムを完全に発展させた場合であっても、効率は通常７０％未満であり、海底ケーブル内の線路の断面積は、３０または５０ｋｍの長さについてそれぞれ約１６または２６ｍｍ２となる。
【００１１】
本発明の目的は、より複雑でなく、より効率が高く、そしてシステムのより優れた利用によって、より長距離にわたる供給が可能となるようにした、冒頭に言及したタイプの制御および供給システムを改良することにある。
【００１２】
この目的は、海底ケーブルへの供給用の直流電圧を生成するための電圧供給および制御装置が少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器を含み、制御および駆動装置が、海底ケーブルにより伝送された直流電圧を、直流電圧または交流電圧に変換するため少なくとも１つのＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ変換器と連係し、こうして生成された電圧が接続ラインを介して電気装置に伝送され得るように、主請求項１の特徴との関係において解決される。
【００１３】
このことはすなわち、本発明によると、直流電圧が長い海底ケーブルを通して伝送され、かくして交流電圧から直流電圧へまたは逆に直流電圧から交流電圧への変換が、海底ケーブルの端部でのみ起こるということを意味している。直流電圧およびこれに対応する直流電流では、実際の電力のみが海底ケーブルを介して伝送され見かけの電力は全く伝送されない。このことはすなわち、力率が１であることを意味する。海底ケーブルに沿った直流電圧伝送に起因して、高い電圧の場合でさえ、既知のシステムでの交流電圧伝送に比べてわずかな損失しか存在しない。
【００１４】
さらに、直流電圧伝送の場合、海底ケーブル内の線路は、交流電圧伝送のための断面積のわずか１０分の１以下にすぎないものであるような小さい断面積でよい。
【００１５】
制御および駆動装置の区分内のＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ変換器によって、モータ、アクチュエータおよびその類似機器といった電気装置に対し、適切な周波数でかつ例えば２４０Ｖまたは３００Ｖといった所要の直流または交流電圧値へ直流電圧の変換が行われる。
【００１６】
従って、本発明によるシステムは、その単純性およびより高い効率（少なくとも７０％）により他と区別され、かくして海底ケーブル内の線路の断面積を著しく低減させることで、多大なコスト節約を図ることが可能である。
【００１７】
通常はその他の利用分野用としてもまた使用可能である該システム用の単純な電圧源が見受けられ、ここでは特に３相交流電圧源での供給用として、電圧供給および制御装置に交流電圧源が接続される。
【００１８】
従来の既知のシステムではまた、電圧供給および制御装置と、制御および駆動装置との間でデータを伝送することも可能である。通常、このために個別のケーブルが使用される。
【００１９】
本発明によると、海底ケーブルに沿った直流電圧伝送にはいかなる高周波も存在せず、従って直流電圧に直接対応する電圧周波数を、データ伝送のため単純な要領で、その直流電圧上で変調させることができるという点で、もう１つの利点がもたらされる。この利点は特に、電圧供給および制御装置と、制御および駆動装置とが各々少なくとも１つのデータ変調装置を備えている場合にあり得る。
【００２０】
特に単純かつ効率的なタイプのデータ供給は、電圧供給および制御装置のデータ変調装置がＤＣ／ＤＣまたはＡＣ／ＤＣ変換器の後段に配置されている場合に見られる。
【００２１】
情報またはデータの適切な入力は、適切な入力装置を介してデータ変調装置の区分内で直接行うことができる。しかしながら、適切なデータおよび信号の供給をさらに遠隔の位置から行うこともまた可能である。これを達成するには、電圧および制御装置を、外部のデータ伝送装置に接続することができる。それを通して、適切なデータをデータ変調装置に伝送したりまたはそこから受信したりすることができる。
【００２２】
制御および駆動装置の区分内でも単純かつ類似の要領でデータを受信し供給することができるように、制御および駆動装置のデータ変調装置を、ＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ変換器の前段に配置することが可能である。
【００２３】
このようにしてデータを、直流電圧内に供給し、またそこから獲得する。
【００２４】
高電流の発生、そして該当する場合には特に海底上の関連電気装置に対する損傷の発生を防止するために、ＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ変換器に対し過電流制御装置を割当てることができる。
【００２５】
海底上にあるＤＣ／ＤＣ変換器を用いて、海面から供給された何千ボルトもの高い直流電圧は、海底上の個々の装置への供給のため、適切な直流電圧へと分配される。
【００２６】
電気装置が確実に適切な電圧値の供給を受けるようにするため、ＤＣ／ＡＣ変換器は、交流電圧測定装置、特に電圧シャントレギュレータと誘導結合されうる。この電圧シャントレギュレータにより、システムは例えば、電気装置の駆動前にも最大電圧下で動作することができ、これにより、電圧シャントレギュレータは、動的負荷調整を引き継ぎ、次に電圧を適切な低い値まで降下させることができる。
【００２７】
誘導結合であるから、本発明のさらなる特徴として、海底ケーブルと電気装置との間の適切なプラグ接続またはその他の接続が、直流電圧では動作しないということになる。一般に、直流電圧伝送にとってはわずかな水分でも危険であり、特に塩水は直流電圧により導電要素として作用し、非常に急速に金属接触表面を損傷させるということが知られている。かかる接続に要する出費を少なく保つため、海面下では誘導結合が行われ、後続する電圧供給は、通常の既知の海洋電気コネクタが使用できる交流電圧によって行われる。
【００２８】
通常の電気コネクタを使用することにより、全ての接続された部品を回収し、海面下から取り戻し、かつ例えばそれらを点検補修して後に再利用することも可能である。本発明によれば、例えば海底ケーブルと適切な装置との間の固定された解除不能な接続は必要としない。
【００２９】
誘導結合のために、例えば、直流電圧を電気装置のための交流電圧値へと直接変換もする変圧器を使用することができる。
【００３０】
かかる変圧器は、２つの分離可能な大部分が対称的に相互連係するコイル・ハーフコアを備えていてもよい。
【００３１】
２つのコイル・ハーフコア間の空隙全体にわたってデータを同時に交換できるように、各コイル・ハーフコアに対しデータ伝送用のデータ変調装置を割当てることができる。
【００３２】
直流電圧から交流電圧への変換を制御および監視し、かつ少なくともコイル・ハーフコアの適切なデータ変調装置を制御および監視するため、データ変調装置、ＤＣ／ＡＣ変換器および／または交流電圧測定装置を制御するのに適した結合制御装置を、各コイル・ハーフコアに割当てることができる。直流電圧を調節するための電圧供給および制御装置に対する戻り信号を、交流電圧測定装置から提供することができ、こうして、該戻り信号は、適切な結合制御装置、コイル・ハーフコアのためのデータ変調装置、制御および駆動装置のデータ変調装置、海底ケーブルおよび電圧供給および制御装置のデータ変調装置を介して、流れる。このようにして、電圧供給および制御装置と制御および駆動装置との間で連続的な双方向データ交換が可能となる。
【００３３】
さらなる制御装置を伴わない単純な実施形態の場合、交流電圧測定装置を電気装置に接続して、それに給電を行うことができる。
【００３４】
交流電圧測定装置を用いて単純にＤＣ／ＡＣ変換器により提供された交流電圧を測定し、電気装置に適切な電圧値を供給するために、交流電圧測定装置は特に交流電圧の振幅を測定することができる。
【００３５】
これに関して、ＤＣ／ＡＣ変換器によって供給される交流電圧は例えば矩形波電圧であることが有利である。この矩形波電圧によれば、種々の電気装置に対して安定した電圧と充分な電力とを供給することができる。
【００３６】
本発明による電圧シャントレギュレータを有する交流電圧測定装置によると、当該回路により提供される交流電圧がすでに静的および動的に安定化されていることから、例えばツェナーダイオード構成を用いた個別の電圧安定化はもはや必要ではない。
【００３７】
海底ケーブルに沿って直流電圧とまた電気信号も伝送するためには、ケーブルを同軸線路で形成するのが有利である。これらは、放射雑音の減衰やその耐性に関して最適特性を示し、少なくとも１００〜６００ｋＢａｕｄの高いデータ伝送速度を可能にする。その上、海底ケーブルに沿ったデータの双方向伝送もまた単純に実施可能である。
【００３８】
変圧器は、２つのコイル・ハーフコア間の空隙が例えば最大４ｍｍ、または特に最大２ｍｍであるような形で実現され得る。さらに、適切なコイルコア材料としてのプラスチック封入磁気粉末混合物または耐腐食性変圧器鋼シート構成といった、海水によるダメージを受けにくい適切なコイル・ハーフコア用材料を使用することができる。
【００３９】
また、電気装置または交流電圧測定装置から直接に電圧供給および制御装置の方向にデータを送ることができるように、電圧シャントレギュレータを双方向で実現することも可能である。
【００４０】
本発明による直流電圧または直流電流の印加そしてその結果として考えられる海底ケーブル内線路の小さな断面積に起因して、各電気装置について、個別の接続用線路を海底ケーブル内に具備できるという可能性もある。この関係で、例えば単一のモータまたは単一のアクチュエータといった電気ユニットもまた電気モータ、アクチュエータまたはその他の電気装置の適当なツリー構造つまりグループでもあり得る、という点に留意しなければならない。
【００４１】
データ（同様にマルチチャネル）の適切で単純な結合は、システムがデータ伝送のためのマルチプレクサ装置を備えている場合に実現可能である。
【００４２】
以下では、本発明の有利な実施形態について、図に基づいてより詳しく説明する。
【００４３】
図１は、種々の制御および供給システムを示しており、そのうち、図１（ａ）および（ｂ）のものは実際に知られているものである。
【００４４】
図１（ａ）による制御および供給システムでは、適切な電圧源およびマルチプレクサ装置２５を有する電圧供給および制御装置３が、海面４より上に配置されている。電圧供給は、交流電圧により行われ、この交流電圧は、海底ケーブル５を介して直接、制御および駆動装置６まで伝送される。これは海面下に配置され、接続ライン２６を介して適切な電気装置２または電気ユニット２４に接続されている。かかる電気ユニット２４は、例えばツリー構造の形で配置され共通のベースで制御および駆動される一群の電気装置２によって形成することができる。
【００４５】
電圧供給および制御装置３と制御および駆動装置６との間のデータ伝送のためにデータケーブル２７が具備される。これは好ましくは、同軸線路で構成されている。
【００４６】
通常、最高６００ＶＡＣの交流電圧が海底ケーブル５に沿って伝送される。２４０ＶＡＣの適切な電力を適切な電気装置に供給するためには、海底ケーブル内部で、適切な線路について少なくとも１７５ｍｍ２という断面積が、例えば５０ｋｍの長さにわたり必要とされる。
【００４７】
制御および駆動装置６は、少なくとも１つのモータ駆動装置３１と制御システム３２を含む。ここでは電気装置２としての種々のモータを、海底での鉱油またはガスの産出のために使用されるバルブ、ＢＯＰ（防噴装置）およびそれに類似する機器の駆動のために使用することができる。
【００４８】
図１（ｂ）による他の既知の制御および供給システムにおいても、海底ケーブル５に沿った交流電圧の伝送が行われる。しかしながら、この場合、最大１０，０００ＶＡＣの電圧が伝送され、この電圧は制御および駆動装置６の前段で適当な変圧器３３によって、電気装置のために必要とされる電圧値に降下させられる。また、この既知のシステムでは、同軸ケーブルまたはそれに類するものとして、個別のデータ線路２７が具備されている。図１（ｂ）による制御および駆動装置６は、降下された交流電圧を適切に平滑化するために高価な電力コンデンサ３４を必要とする。さらにこのシステムでは、図１（ａ）によるシステムの場合のように、システムの見かけの電力を低下させるために力率補正装置が必要となる。かかる補正装置は、通常かなり高価であり、コンデンサまたはそれに類するもので構成されている。
【００４９】
図１（ｂ）によるシステムの場合、海底上の電気装置のための適切な電圧値および電力のためには、５０ｋｍの長さにわたり例えば少なくとも７５ｍｍ２の海底ケーブル内の線路断面積が必要となり、あるいは、力率補正を加えれば、５０ｋｍの長さにわたり少なくとも２６ｍｍ２の断面積が必要となる。
【００５０】
本発明によれば、図１（ｃ）にあるように、海底ケーブル５を介して交流電圧を伝送せず、代わりに直流電圧を用いる。電圧供給および制御装置３は少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器７を採用し、これは、交流電圧源９（図２参照）からの適切な交流電圧を直流電圧へと変換する。制御および駆動装置６の区分内には、直流電圧から直流電圧または直流電圧から交流電圧への変換の要領でＤＣ／ＤＣまたはＤＣ／ＡＣ変換器８が具備されている。本発明によれば、直流電圧が海底ケーブル５を通して伝送されることから、高周波電圧の伝送は起こらず、従って、データ伝送用の信号を、単純なやり方で、直流電圧に変調させることができる。これは、マルチプレクサ装置２５および適切なケーブル結合器３４を通して行われる。データの復調は、制御および駆動装置６の区分内で適切に行われる。
【００５１】
変換器８をＤＣ／ＤＣ変換器として実現することにより、海底ケーブル５を通して伝送される高い直流電圧から、海底上の適切な装置への供給に必要とされる直流電圧への変換が、適切に行われる。これに関係して、海面上での装置の直流電圧供給によると適切なデータ信号を、単純な要領で、直流電圧信号に変調できることから、この装置との適切なデータ交換が単純化されるという点に留意しなければならない。
【００５２】
以下では、図１（ｃ）による制御および供給システム１が、図２のブロック図に基づいてより詳細に記述される。
【００５３】
図２にあるような本発明による制御および供給システム１の実施形態では、電圧供給および制御装置３が海面４より上に配置され、制御および駆動装置６が、この海面４より下に配置される。これら２つの間のリンクは、海底ケーブル５によって実現される。
【００５４】
電圧供給および制御装置３は、少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器７とデータ変調装置１０を備える。さらに、データ変調装置１０の制御と共にＡＣ／ＤＣ変換器７の制御を行う表面制御装置２８が、これらの両ユニットに対し割当てられる。
【００５５】
電圧供給および制御装置３は、３相交流電圧を提供する交流電圧源９に接続される。さらに、電圧供給および制御装置３は、電圧供給および制御装置３から遠隔に配置し得るものの、なおも制御および供給システム１の一部であるデータ伝送装置１１に、接続される。全システムの制御とその監視は、データ伝送装置１１を通して行うことができる。
【００５６】
システム内の種々ユニット間に示された矢印は、その方向をもって、電圧またはデータを伝送することを示しており、これにより一般に双方向データ伝送が可能である。
【００５７】
制御および駆動装置６は、海面４より下そして例えば海底上に設置されている。これには、データ変調装置１２が含まれる。該装置１２は、海底ケーブル５を通して伝送されたデータの復調だけではなく、かかるデータが制御および駆動装置６から電圧供給および制御装置３へと逆方向に伝送される場合に海底ケーブル５を通して伝送された電圧への適切なデータの変調をも行う。
【００５８】
制御および駆動装置６は、データ変調装置１２の後段に、ＤＣ／ＡＣ変換器８を含んでいる。これを使用して、海底ケーブル５を通して伝送された直流電圧は、適切な交流電圧に変換し戻される。過電流制御装置１３が、ＤＣ／ＡＣ変換器８に割当てられる。ＤＣ／ＡＣ変換器８による直流電圧から交流電圧への変換の後、交流電圧測定装置１４に対して、交流電圧の誘導性伝送が生ずる。この誘導性伝送は、２つのコイル・ハーフコア１７、１８からなる変圧器１６を通して起こる。これらのコイル・ハーフコアの間には空隙２３が形成される。
【００５９】
交流電圧測定装置１４は、特に交流電圧の振幅値の決定のために用いられ、この測定装置には電圧シャントレギュレータ１５が割当てられる。これは、交流電圧の適切な静的および動的安定化をもたらし、かくして、電圧シャントレギュレータ１５は双方向となりかつ交流電圧測定装置１４と共に、変圧器１６の出力に配置される。その後、安定化された交流電圧は、電気接続ライン２６を介して、種々の電気装置２またはユニット２４が接続される海底電圧源３０に送られる。
【００６０】
データ変調装置１９、２０ならびに結合制御装置２１、２２が、各コイル・ハーフコア１７、１８に割当てられる。データ伝送は、データ変調装置１９、２０を介して行われ、結合制御装置２１、２２は、種々のデータ変調装置１２、１９、２０の制御や電圧シャントレギュレータ１５を有する交流電圧測定装置１４の制御のために、使用される。さらに、結合制御装置２１、２２は、例えば電圧シャントレギュレータ１５を有する交流電圧測定装置１４とのデータ交換や例えば海底電子モジュール２９とのデータ交換のために用いられる。この電子モジュールは、バルブ、防噴装置、アクチュエータおよびその類似機器といった、海面下そして特に海底上にある種々の機器類を制御するための適切な電子部品を収納している。一般に、適切な電子部品は、電子モジュール内に冗長にすなわち重複して収納されている。
【００６１】
以下で、本発明による制御および供給システム１の機能原理を、特に図２に基づいて簡単に記述する。
【００６２】
本発明によれば、制御および駆動装置６への直流電圧の供給は、海底ケーブル５を通して行われる。ここで、直流電圧は、それが長い海底ケーブルの端部に達したときにはじめて、適切なＤＣ／ＡＣ変換器８により交流電圧に変換される。海面上で、３相交流電圧がＡＣ／ＤＣ変換器により例えば３０００〜６０００Ｖの出力電圧へ変換される。その電圧値は、システムの所要電力量に左右される。
【００６３】
次に、安定したフィルタ後の直流電圧は、海底ケーブル内部の同軸線路に送られ、かくして第１のデータ信号が例えばモデムまたはその類似装置といった適切なデータ変調装置を介して、電圧上に変調される。
【００６４】
同軸線路は、減衰や電気的雑音に関して最適な特性を示すことから、かかる線路を用いて少なくとも１００〜６００ｋＢａｕｄという高い速度のデータ伝送が可能である。
【００６５】
海底上ですなわち海面下でのデータ信号の復調は、ここでもまたモデムといった適切なデータ変調装置を用いて行われる。その後、ＤＣ／ＡＣ変換器により、例えば２０ｋＨｚの周波数で３００Ｖといった矩形波電圧への電圧変換が行われる。この交流電圧は、通常の接続機器を介して、種々の電気装置に伝送することができる。わずかなフィルタしか要しないから、大型の電解コンデンサも必要ない。ＤＣ／ＡＣ変換器の交流電圧から適切な電圧値へ変換するために用いられる変圧器１６は、空隙により分離された２つのコイル・ハーフコア１７、１８を含む。これらのコイル・ハーフコアは、互いに向かい合い、相互に分離可能であり、かつ相互に対称に形成される。変圧器は、誘導性結合を生じさせる。
【００６６】
次に、交流電圧測定装置１４による上記矩形波電圧の振幅測定が続く。この装置１４に対してはさらに電圧シャントレギュレータ１５が割当てられる。出力電圧の静的および動的安定化の大部分は、変圧器出力においてこれら２つの装置により与えられる。制御および駆動装置６内の変圧器およびその他の装置から生じる損失は、装置上の適切な壁の構造を介した海水との接触を通じて、直接放散させることができる。
【００６７】
データ変調装置２０および１９とさらなるデータ変調装置１２とを介する測定装置１４から電圧供給および制御装置３へ戻るデータ伝送は、電圧供給の安定化を可能にする。
【００６８】
所要電圧値および電力のための適切な計算を用いると、本発明による電圧制御および供給システムにおいて例えば５０ｋｍの海底ケーブル長さであると、わずか約２ｍｍ２の線路断面積でよいことになる。これは、実際知られているシステムの場合に比べて（図１（ａ）および（ｂ）参照）、かなり小さい断面積である。
【００６９】
さらに、使用同軸ケーブルおよび直流電圧に対する単純な変調および復調でよいから、高速伝送が可能である。本発明によるシステム内で使用される装置を通して、安定した供給電圧および高いシステム信頼性がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
図１ｃの本発明による制御および供給システムとの比較としての制御および供給システムの概略図である。
【図１ｂ】
図１ｃの本発明による制御および供給システムとの比較としての制御および供給システムの概略図である。
【図１ｃ】
本発明による制御および供給システムを例示する概略図である。
【図２】
図１ｃに示す本発明による制御および供給システムのブロック図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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