High-performance variable-speed drives, such as PMSM and BLDC, rely on instantaneous torque control. Over the years, several strategies have been investigated in this domain, with the prominent strategies being field-oriented control and direct torque control. Regardless of the strategy employed, a precise rotor position during operation is an essential requirement. While a wide range of sensing technologies to monitor the rotor position have been employed, industries at large presently focus on Hall effect sensors for this application because they are highly cost-effective, low maintenance, noninvasive, and occupy very little space compared to its alternatives. However, the downside of using Hall effect sensors is their low accuracy. In particular, in the application of handheld battery-powered tools, output signals are affected by vibrations and harmonics from the electromagnetic field. Approaches that are being investigated to reduce or eliminate this noise from the signals can be broadly categorized into 1) installation position optimization, 2) filter methods, and 3) measurement model methods. As they are widely cited and easy to implement in the application of handheld battery-powered tools, four filter structures, namely, ANF with PLL, only PLL, SFE, and SFE with PLL, have been investigated in this thesis. This thesis evaluated the filter’s performance when applied to a real-world application of battery-powered tools. The filters were evaluated for their ability to preserve fundamental frequency components and reject harmonic content up to the 5th order. Visual inspections of Lissajous curves, rotor angle curves and generated reference signals provided insights into peculiarities during operation. Operations were categorized into four scenarios to facilitate the examination of filter response during acceleration and steady state in forward and reverse directions. Only performances of ANFPLL and SFE-PLL proved to be satisfactory with some limitations. The SFE filter yielded insignificant results which could be attributed to a lack of feedback mechanism. While the findings presented in this thesis contribute to the understanding of the viability of filter applications in batterypowered tools, additional testing is imperative. This entails the conversion of filter structures into algorithms suitable for integration within software frameworks, ensuring their practical applicability and efficacy in real-world scenarios. / Högpresterande frekvensomriktare, såsom Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) och Brushless DC Electric Motor (BLDC), förlitar sig på momentan vridmomentkontroll. Under årens lopp har flera strategier undersökts inom detta område, där de framträdande strategierna är fältorienterad kontroll och direkt vridmomentkontroll. Oavsett vilken strategi som används är en exakt rotorposition under drift ett väsentligt krav. Medan ett brett utbud av avkänningstekniker för att övervaka rotorns position har använts, fokuserar industrier i stort på Hall-effektsensorer för denna applikation eftersom de är mycket kostnadseffektiva, låga underhållskostnader, ickeinvasiva och upptar mycket lite utrymme jämfört med dess alternativ. Men nackdelen med att använda Hall-effektsensorer är deras låga noggrannhet. I synnerhet vid tillämpning av handhållna batteridrivna verktyg påverkas utsignalerna av vibrationer och övertoner från det elektromagnetiska fältet. Tillvägagångssätt som undersöks för att minska eller eliminera detta brus från signalerna kan brett kategoriseras i 1) installationspositionsoptimering, 2) filtermetoder och 3) mätmodellmetoder. Eftersom de är allmänt citerade och lätta att implementera i tillämpningen av handhållna batteridrivna verktyg, fyra filterstrukturer, nämligen Adaptive Notch Filter (ANF) med Phase Locked Loop (PLL), endast PLL, Synchronous Frequency Extractor (SFE) och SFE med PLL, har undersökts i denna avhandling. Denna avhandling utvärderade filtrets prestanda när det tillämpades på en verklig tillämpning av batteridrivna verktyg. Filtren utvärderades med avseende på förmågan att bevara grundfrekvenskomponenten och avvisa övertonsinnehåll upp till 5:e ordningen. Visuella inspektioner av Lissajous-kurvor, rotorvinkelkurvor och genererade referenssignaler gav insikter om egenheter under drift. Operationer kategoriserades i fyra scenarier för att underlätta undersökning av filterrespons under acceleration och stationärt tillstånd i framåt- och bakåtriktning. Endast prestanda av ANF-PLL och SFE-PLL visade sig vara tillfredsställande med vissa begränsningar. SFE-filtret gav obetydliga resultat som kunde tillskrivas bristen på återkopplingsmekanism. Även om resultaten som presenteras i denna avhandling bidrar till förståelsen av användbarheten av filtertillämpningar i batteridrivna verktyg, är ytterligare tester absolut nödvändiga. Detta innebär omvandling av filterstrukturer till algoritmer lämpliga för integration inom mjukvaruramverk, vilket säkerställer deras praktiska tillämpbarhet och effektivitet i verkliga scenarier.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-347081 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Rangaraju, Gowtham Raj |
| Publisher | KTH, Mekatronik och inbyggda styrsystem |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2024:101 |
Page generated in 0.0084 seconds