The aim of this work is to investigate the efficiency of various adaptive filtering methods for higher harmonic components of stator currents in a vector-controlled traction drive system to improve the operation efficiency of electric rolling stock. The set goal was achieved by implementing an adaptive filtering block into the basic vector control system, which sequentially employs various adaptive filtering methods. The first harmonic component of stator currents was proposed to be used as the desired signal. An algorithm for determining the first harmonic component under conditions of varying supply voltage frequency was developed. Based on the simulation results, filtration efficiency metrics were established, indicating that the Wiener filter is the most effective for filtering higher harmonic components of stator currents. The most significant results include the algorithm for determining the first harmonic component of the stator phase current and the determination of an adaptive filtering algorithm with the highest convergence rate. The importance of these results lies in identifying the most effective adaptive filtering algorithm for traction drive operation, taking into account the operating modes of electric rolling stock. This will help reduce losses from higher harmonic components in the traction drive and, consequently, increase its energy efficiency. Keywords: operational efficiency, energy efficiency, vector control, higher harmonic components, adaptive filtering, electric rolling stock

Scopul lucrării este de a studia eficiența diferitelor metode de filtrare adaptivă a componentelor armonice superioare ale curenților statorici într-un sistem de antrenare a tracțiunii cu control vectorial pentru a îmbunătăți eficiența de funcționare a materialului rulant electric. Scopul a fost atins prin utilizarea unei unități de filtrare adaptivă în sistemul de control vectorial de bază, care implementează pe rând diferite metode de filtrare adaptivă. Ca obiect de studiu a fost ales tracțiunea unei locomotive electrice din seria DS-3 (Ucraina). Se propune utilizarea primei componente armonice a curenților statori ca semnal dorit al curenților statori. A fost propus un algoritm pentru determinarea primei componente armonice în condiții de modificări constante ale frecvenței tensiunii de alimentare. Analiza rezultatelor obținute a arătat că pentru filtrarea componentelor armonice superioare ale curenților statorici, cea mai eficientă este utilizarea unui filtru Wiener. Cele mai importante rezultate sunt algoritmul de determinare a primei componente armonice a curentului de fază al statorului și determinarea algoritmului de filtrare adaptivă cu cea mai mare convergență. Semnificația rezultatelor obținute este de a determina cel mai eficient algoritm de filtrare adaptivă la operarea unui sistem de tracțiune, ținând cont de modurile de funcționare a materialului rulant electric. Acest lucru va reduce pierderile de la componentele armonice superioare din sistemul de tracțiune și, ca urmare, va crește eficiența energetică a acestuia. Cuvinte-cheie: eficiență operațională, eficiență energetică, control vectorial, componente armonice superioare, filtrare adaptivă, transportul rulant electric.

Целью работы является исследование эффективности методов адаптивной фильтрации высших гармонических составляющих статорных токов в системе тягового привода с векторным управлением для повышения эффективности эксплуатации электроподвижного состава. Поставленная цель была достигнута за счет применения в базовой системе векторного управления блока адаптивной фильтрации, реализующего поочередно следующие адаптивные алгоритмы: метода наименьших средних квадратов, нормализованного метода наименьших средних квадратов, разреженного метода наименьших средних квадратов, фильтра Калмана и фильтра Винера. В качестве объекта исследования выл выбран тяговый привод электровоза серии ДС-3 (Украина) с векторной системой управления тяговыми асинхронными двигателями. В качестве желаемого сигнала статорных токов предложено использовать первую гармоническую составляющую статорных токов. Предложен алгоритм определения первой гармонической составляющей в условиях постоянного изменения частоты питающего напряжения. На имитационной модели для установившегося режима были получены временные диаграммы фазных токов статора, крутящего момента и были построены амплитудно-частотные спектры фазных токов статора. На основании полученных результатов, были рассчитаны коэффициент общего гармоничного искажения тока статора, средние абсолютная и относительная ошибки за период, коэффициент пульсации крутящего момента. Анализ полученных результатов показал, что для фильтрации высших гармонических составляющих статорных токов наиболее эффективным является применение фильтра Винера. Наиболее важными результатами являются предложенный алгоритм определения первой гармонической составляющей фазного тока статора в условиях постоянно изменяющейся частоты напряжения питания асинхронного двигателя и определение алгоритма адаптивной фильтрации с наиболее высокой конвергенция (сходимостью). Значимость полученных результатов состоит в определение наиболее эффективного алгоритма адаптивной фильтрации при работе тягового привода с учетом режимов работы электроподвижного состава. Это позволит уменьшить потери от высших гармонических составляющих в тяговом приводе и, как следствие повысить его энергоэффективность.