Unterbrechungsfreie Stromversorgung mit Phasenauswahl und Netzüberwachung

USV mit Phasenauswahl

Einsatzbereich der Unterbrechungsfreien Stromversorgung mit Phasenauswahl und Netzüberwachung

Abgesetzte Stellen im Bereich Verkehrsleittechnik, z.B. Streckenstationen auf Autobahnen, Dauerzählstellen auf Landstraßen und Wetterstationen auf Bundesstraßen werden mit 3 Phasen Wechselstrom versorgt. Die nachfolgend vorgestellte Unterbrechungsfreie Stromversorgung überwacht die drei Netzphasen, stellt je nach Verfügbarkeit eine Phase für ein externen Netzteil zur Verfügung bzw. stellt die Stromversorgung durch 2 Akkus für einen längeren Zeitraum sicher, falls alle 3 Phasen gleichzeitig ausfallen bzw. falls das externe Netzteil ausfallen sollte.

 

Funktionsgruppen der Unterbrechungsfreien Stromversorgung

Die Baugruppe USV besteht im Wesentlichen aus 2 Funktionsgruppen. Die Primärseite, gesteuert durch einen Atmel AVR ATTiny1634, überwacht die drei Eingangsphasen über Temperatur kompensierte Optokoppler und schaltet eine Phase auf das externes AC/DC Netzteil. Das Durchschalten der Phasen wird durch gegeneinander verriegelte und zwangsgeführte Relais realisiert. Die Überwachung der Relais-Hilfskontakte wird sowohl durch Hardware als auch durch Software sichergestellt. Jede der drei Netzphasen wird über eine eigene Keramiksicherung abgesichert. Temperatur überwachte Varistoren übernehmen den Schutz vor Überspannungen. Die korrekte Funktion des ATTiny1634 wird durch einen externen Supervisor-Schaltkreis (hardware watchdog) überwacht. NTCs übernehmen die Beschränkung des Einschaltstroms. Die Primärseite ist mit bis 5kV von der Sekundärseite isoliert und der Bereich des Mikrokontrollers auf der Primärseite ist bis 3kV von den anderen Schaltungsteilen isoliert.

Auf der Sekundärseite der USV überwacht ein AVR ATMega168 überwcht die korrekte Funktionsweise der beiden Akkus, stellt je nach Systemkonfiguration die Umschaltschwellen für den Pufferbetrieb ein und regelt die Akkuladespannung über einen durch Software implementierten Step-Up Wandler. Als Akku-Ladeverfahren wurde die Erhaltungsladung (trickle charge) ausgewählt. Ein Prioritized PowerPath Controller LTC4417 von Linear Technology überwacht die Eingangsspannung und schaltet bei Unterschreitung der eingestellten Schwellen automatisch auf Akku-Betrieb um. Die korrekte Funktionsweise der Akkus wird durch eine regelmäßige Umschaltung auf Akku-Betrieb überwacht. Bei Fehlfunktionen der Baugruppe oder der Akkus,sowie im ausgeschalteten Zustand, werden die Akkus durch ein Relais komplett von der Baugruppe getrennt. Somit wird eine Tiefentladung verhindert.

USV mit Netzwerküberwachung

 

Die Unterbrechungsfreie Stromversorgung erfüllt die EMV-Norm EN 50293 für Straßenverkehrs-Signalanlagen und die Sicherheitsnorm EN 60950-1 bzgl. Berührschutz (Klasse IP20).

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