Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This master thesis presents a sensorless speed control drive of Brushless DC motors used in reciprocating compressors. These compressors cause periodic load torque variations on the motor, consequently mechanical vibrations and acoustic noise are presented as well. As a result, a discrete speed controller based on the internal model principle is proposed. This controller aims to track the speed reference and to reduce the periodic torque disturbances caused by the compressor. The proposed controller consists of a rotor position and speed estimator, and a discrete speed controller with variable sampling frequency that depend on the rotor speed. The discrete estimator is based on the zero crossing point detection of the back-electromotive force. This method is optimized by using a Least Squares algorithm. The speed controller consists of two control actions, repetitive and proportional-derivative actions. In order to complement the drive system operation, a new procedure to start a BLDCM with current control is proposed. This technique ensures the maximization of the electromagnetic torque during startup and to avoid demagnetization of the permanent magnet by the stator current. Finally, simulation and experimental results are presented to demonstrate the performance of the techniques adopted, as well as the main advantages, disadvantages and operational limitations of the experimental implementation. In addition, the performance of the load torque rejection is evaluated by comparing the harmonic spectrum of the torques produced by the proposed speed controller and a PI controller. / Esta dissertação apresenta um sistema de acionamento e controle de velocidade sensorless para motores Brushless DC utilizados em compressores alternativos. Estes compressores provocam variações periódicas de carga sobre o motor causando vibrações mecânicas e ruído acústico. Em vista disso, um controlador discreto de velocidade baseado no princípio do modelo interno é proposto. Este controlador visa o rastreamento assintótico de uma velocidade de referência e a redução dos distúrbios cíclicos de conjugado provocados pelo compressor. Para isso, o sistema proposto é constituído por um estimador discreto da posição e da velocidade do rotor, e um controlador discreto de velocidade com frequência de amostragem variável em função da velocidade de rotação. O estimador discreto baseia-se na deteção do cruzamento da força contra-eletromotriz por zero, a qual é otimizada por meio de um algoritmo de Mínimos Quadrados. O controlador de velocidade é composto por duas ações de controle, uma ação repetitiva e uma proporcionalderivativa. De forma a complementar a operação do sistema de acionamento, um novo procedimento de partida com controle de corrente é proposto para o BLDCM. Este procedimento possibilita a maximização do conjugado eletromagnético do motor durante a partida e ainda evita a desmagnetização dos ímãs pela incidência de altas correntes estatóricas. Por fim, resultados de simulação e experimentais são apresentados para demonstrar o desempenho das técnicas adotadas, assim como as principais vantagens, desvantagens e limitações operacionais da implementação experimental. Além disso, a performance da rejeição parcial do conjugado de carga é avaliada com a comparação do espectro harmônico dos conjugados produzidos pelo controlador de velocidade proposto e por um controlador proporcional-integral.

This bachelor’s thesis aims to show an extensive overview of all the parts that build up an electric load driven longboard and see if a load controlled longboard can be seen as a safe, comfortable and convenient alternative to the more common remote controlled longboard. The thesis will also answer how weight can be measured on a longboard in the most effective way, what the most comfortable riding technique is and what a good motor-battery configuration to be able to travel at 30 km/h and 10 km would be. The longboard measures the weight distribution with load cells located between the deck and the trucks. An Arduino translates the input from the load cells to a certain speed and then sends it to an ODrive which controls a BLDC motor that is powered by two LiPo batteries. The results show that a load controlled longboard can very well be seen as a good alternative if right riding technique is used. The best technique is when the longboard accelerates when the rider tilts and keeps a constant speed when the rider stands straight. The best way to measure the weight is to fasten the trucks with hinges which lets the load cells register weight without anything interfering. Not all tests could be done because of Covid-19 but a measured top speed of 15 km/h with a high gear ratio is a promising result for the future when more suitable gear ratios will be tested to try to reach the goal of 30 km/h. / Det här kandidatexamensarbetet strävar efter att visa en omfattande överblick på alla delar som bygger upp en elektrisk lastdriven longboard och se om en laststyrd longboard kan ses som ett säkert, komfortabelt och behändigt alternativ till den vanligare radiostyrda longboarden via handkontroll. Det här arbetet kommer också svara på hur vikt kan mätas på en longboard på ett så effektivt sätt som möjligt, vad som är den mest bekväma åkstilen och vad är en bra motor-batteri konfiguration för att kunna åka i 30 km/h och nå 10 km skulle vara. Longboarden mäter viktfördelningen med lastceller som är placerade mellan brädan och truckarna. En Arduino omvandlar indatan från lastcellerna till en specifik hastighet som den sedan skickar till en ODrive som kontrollerar en borstlös likströmsmotor som i sin tur är driven av två LiPo batterier. Resultaten visar att en laststyrd longboard kan mycket väl ses som ett bra alternativ om rätt åkstil används. Den bästa stilen är att longboarden accelererar när åkaren lutar sig och håller en konstant hastighet när åkaren står rakt. Det bästa sättet att mäta vikt är att montera truckarna på gångjärn som låter lastcellerna mäta vikt utan att något stör. Alla tester kunde inte utföras på grund av Covid-19 men en uppmätt topphastighet på 15 km/h med en hög utväxling är ett lovande resultat för framtiden när lämpligare utväxlingar kommer testas för att försöka nå målet på 30 km/h.