Od połowy lat 80. ubiegłego stulecia, kiedy pojawiły się pierwsze - dalekie jeszcze od doskonałości - falowniki napięcia (VSI) dostosowane do średniego napięcia (ABB: Sami MEGASTAR 3,3 kV) - minęło już kilka dziesięcioleci, a nieustanny rozwój technologii wysokonapięciowych półprzewodników mocy umożliwił powstanie nowych rozwiązań, dostosowanych do coraz wyższych napięć.

Kamieniami milowymi rozwoju energoelektronicznych półprzewodników mocy były kolejno: tyrystory wyłączane prądem bramki (GTO), tyrystory ze zintegrowanym obwodem bramki (IGCT), średnionapięciowe tranzystory bipolarne w obudowach elektroizolowanych (IGBT). W ślad za nimi podążały dobrze już dzisiaj znane falowniki ABB: ACSI000, ACCS2000, ACS5000 i ACS6000. Pojawiły się w nich obwody falowników o coraz bardziej wyrafinowanej architekturze, dzięki której stało się możliwe ograniczenie w istotnym stopniu zarówno wyższych harmonicznych prądu w sieci zasilającej, jak również wyższych harmonicznych w napięciu silnika. Dzięki temu filtrowanie napięcia wyjściowego falownika, umożliwiające pozostawienie dotychczas używanych silników, stało się znacznie łatwiejsze i mniej kosztowne. Bariera długości kabla silnikowego spowodowana dużymi stromościami napięcia wyjściowego dU/dt przestała być istotna. Zdolność przełączania sterowanych półprzewodników mocy z częstotliwościami znacznie wyższymi od częstotliwości sieci umożliwiła także jednoczesne łączenie kilku wcześniej niemożliwych funkcji, jak np.: prostowanie napięcia, eliminacja wybranych wyższych harmonicznych, dynamiczna regulacja mocy biernej. Falowniki średniego napięcia są już zatem urządzeniami w pełni dojrzałymi technicznie.

W konsekwencji zmianie uległy także kryteria ich oceny. Główny nacisk użytkownicy stawiają na niezawodność, bezpieczeństwo, dynamikę sterowania i elastyczność rozwiązań.

ABB proponuje dwa typy falowników średniego napięcia do różnorodnych zastosowań przemysłowych (6,0 ... 6,6 ... 6,9 kV), doskonale spełniające powyższe wymagania:
• ACS 2000 w zakresie mocy od 300 kW do 2,6 MW (chłodzony powietrzem);
• ACS5000 w zakresie mocy od 2,0 do 32 MW (chłodzony powietrzem: 2...7 MW, powyżej 5 MW - z chłodzeniem wodnym).

Obydwa typy falowników są źródłami napięciowymi (VSI), przeznaczonymi do zasilania silników indukcyjnych ACS5000,
a także do silników synchronicznych oraz synchronicznych z magnesami trwałymi.

Falowniki są wyjątkowo przyjazne dla sieci, zarówno pod względem zawartości wyższych harmonicznych w prądzie sieci -dzięki zastosowaniu prostowników diodowych 24-pulsowych (ACS2000) oraz 36-pulsowych (ACS5000) - jak i poboru mocy biernej, współczynnik mocy = 0,96 ind. Spełniają one najsurowsze wymagania zarówno norm europejskich (IEC 61000-2-4 class 1), jak i amerykańskich (IEEE, NEMA).

Dodatkowo falowniki ACS2000 z aktywnym mostkiem sieciowym, AFE, mogą pracować przy zadanym współczynniku mocy równym 1,0 lub pojemnościowym, stanowiąc regulowane źródło mocy biernej dla pozostałych obciążeń na 6 kV. Doskonałą dynamikę gwarantuje w obydwu przypadkach bezpośrednie sterowanie momentem DTC - algorytm ABB sprawdzony zarówno w napędach niskiego, jak i średniego napięcia. Transformatory do falowników z prostownikami diodowymi mogą być dostarczone w wersji zintegrowanej (tylko suche) lub jako zewnętrzne (suche lub olejowe). Układy z aktywnym mostkiem sieciowym, AFE, wymagają transformatora jedynie w przypadku napięć zasilania wyższych niż 6,9 kV lub mocy zwarcia sieci 6 kV przekraczających 520 MVA. W pozostałych przypadkach mogą być podłączane bezpośrednio do sieci - DTL (direct to line).

Wysoką niezawodność gwarantuje mała liczba średnionapię-ciowych sterowanych półprzewodników mocy - tranzystorów IGBT (ACS2000) lub tyrystorów IGCT (ACS5000) dostosowanych do napięć > 4,5 kV. Nie ma zatem konieczności ani łączenia szeregowego, ani też tworzenia struktur kaskadowych (CHB), jak w przypadku stosowania elementów półprzewodnikowych niskonapięciowych.

 Zdublowane (zredundowane) wentylatory lub pompy cyrku-lacyjne wody chłodzącej (ACS5000) w systemach chłodzenia gwarantują bezpieczną i niezawodną eksploatację. W ACS2000 nie używa się już bezpieczników ŚN, które działają „wolno" i bywają zawodne, a po kilku latach eksploatacji i tak trzeba je wymieniać. Falownik jest w stanie obronić się sam w znacznie krótszym czasie dzięki zastosowaniu szybkich półprzewodników mocy i niezawodnych metod pomiarowych. Zanim prąd zwarcia narośnie do wartości, które mogłyby spowodować uszkodzenie układu, zostanie on wyłączony, a energia zgromadzona w kondensatorach po stronie DC zostanie bezpiecznie i szybko rozładowana. Bezpieczeństwo eksploatacji i obsługi zapewniają atestowane obudowy łukoochronne zgodne z IEC62271-200. Zgaszenie łuku następuje w czasie do 6 ms. Awaryjne wyłączenie i stop oraz bezpieczne wyłączenie momentu spełniają wymagania na poziomie SIL 3/Ple, zgodnie z normami IEC60204-1 i IEC61800-5-2. Przyjazność dla silników zapewnia 9-schodkowa fala napięcia międzyprzewodowego z możliwością filtrowania do „czystego" sinusa.

Reasumując, ACS2000 to uniwersalny falownik średniego napięcia, 6 kV, 0,3-2,6 MW do różnorodnych zastosowań przemysłowych. Zarówno ACS2000, jak i ACS5000 są wytwarzane w Polsce, w fabryce ABB w Aleksandrowie Łódzkim.