Conversione e distribuzione dell'energia nei data center
Categoria selezionata
PanoramicaPanoramica
Trasformatori a stato solidoTrasformatori a stato solido
BESS & UPSBESS & UPS
Distribuzione 800 VdcDistribuzione 800 Vdc
PSUPSU
Rack di elaborazioneRack di elaborazione
ServerServer
RisorseRisorse

L'infrastruttura di conversione di potenza dei data center si sta evolvendo rapidamente.

La realizzazione di data center per l'Intelligenza Artificiale (IA) sta guidando una rapida innovazione per soddisfare il fabbisogno energetico, migliorare l'efficienza, accelerare l'implementazione e ridurre i picchi di consumo energetico durante l'addestramento e i picchi di domanda. Le tecnologie di conversione energetica per i data center includono:

  • Trasformatori a stato solido (SST) di media tensione da 10 a 34.5 kV
  • Sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) per alimentazione di emergenza e riduzione dei picchi di carico.
  • Distribuzione di alimentazione a 800 V CC per alta potenza
  • Ripiani di potenza da 100 kW ad alta efficienza che consentono rack da 1 MW

Teledyne LeCroy aiuta gli ingegneri a migliorare e ottimizzare l'infrastruttura di conversione di potenza dei data center.

Teledyne LeCroy comprende le innovazioni in corso nella distribuzione di energia nei data center ed è in grado di fornire il supporto migliore per soddisfare le esigenze di infrastrutture di conversione di potenza per data center di attuale e prossima generazione.

Schema che illustra la distribuzione dell'energia elettrica in un data center, dalla rete di distribuzione ai rack di elaborazione (server).
Ingegneri che testano un sistema embedded utilizzato in un sistema di conversione di potenza per un data center.
Prodotti di test e misurazione utilizzati nei test dei prodotti di conversione di potenza per data center.

Il requisito del mercato

Di cosa hanno bisogno gli ingegneri

Cosa offre Teledyne LeCroy

L'espansione dei data center sta superando la capacità di reperire e fornire energia elettrica a costi contenuti. I grandi operatori del settore e i vincoli di fornitura/costo stanno spingendo verso una rapida adozione di nuovi sistemi di conversione dell'energia per i data center. Le considerazioni di progettazione dei data center includono:

  • Integrazione di un sistema di produzione di energia in loco e/o di un sistema di alimentazione di riserva in grado di rispondere istantaneamente alle esigenze di addestramento dell'IA e di prevenire i costi derivanti dai picchi di domanda.
  • Miglioramento dell'efficienza della distribuzione energetica nei data center per ridurre al minimo i costi e il consumo di energia.
  • Aumento della tensione di distribuzione dell'energia per minimizzare i costi e/o aumentare la densità di erogazione dell'energia.
  • Sostituzione di articoli con lunghi tempi di consegna con sistemi di conversione di potenza più piccoli e meglio integrati.

Le esigenze di conversione di potenza nei data center stanno riunendo ingegneri provenienti da tutto l'ecosistema per ripensare e riprogettare la distribuzione di energia nei data center. Questo include ingegneri di data center hyperscale, ingegneri di fornitori di apparecchiature di conversione di potenza e produttori di semiconduttori di potenza.

  • Gli ingegneri e gli architetti tecnici dei data center hyperscale devono massimizzare l'efficienza e ridurre al minimo i costi energetici di esercizio.
  • Gli ingegneri dei dispositivi devono effettuare misurazioni di caratterizzazione dei dispositivi a banda larga
  • Gli ingegneri della sottosezione inverter devono progettare convertitori multilivello modulari per trasformatori a stato solido (SST), convertitori CC-CC, alimentatori o sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS).
  • Gli ingegneri di sistema devono misurare le prestazioni dinamiche di potenza o l'efficienza di un sistema completo trifase o monofase.

Teledyne LeCroy fornisce oscilloscopi, sonde e software applicativi per ogni tipo di test di conversione di potenza, dal collaudo di dispositivi MOSFET/IGBT al collaudo di sottosezioni di inverter, fino all'analisi completa di sistemi di conversione di potenza, da kV a µV, da MW a mW.

  • Alta precisione, basso rumore 12-bit oscilloscopi con una precisione simile a quella di un analizzatore di potenza.
  • Software di analisi della potenza per la misurazione completa di eventi CA, CC, dinamici e transitori entro un singolo periodo di commutazione del dispositivo a semiconduttore
  • Fino a 1000 ARMS elevata larghezza di banda sonde di corrente e specializzato sonde ad alta tensione ottimizzato per 60 VDC, 1000 VDC, 2000 VDC e 6000 VDC (e superiore) modo comune

Trasformatori a stato solido (SST)

Le tecnologie SST (Software-Side Technology) sono passate rapidamente dalla fase di laboratorio alla produzione su scala industriale. Accelerano l'implementazione dei data center, si interfacciano nativamente con i sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) e riducono le perdite di potenza nei data center.

  • Misurare l'efficienza di conversione totale dall'ingresso di rete all'uscita CC durante lo sviluppo, prima della convalida finale.
  • Misurare il tempo di risposta dinamica agli eventi di picco o di riduzione del carico entro un ciclo di commutazione del dispositivo a semiconduttore o entro un 50/60 ciclo di potenza Hz
  • Test di interrelazione delle sottosezioni dell'inverter multilivello modulare
  • Misurare l'efficienza e il funzionamento in cicli operativi ampiamente dinamici, non solo tramite istantanee statiche.

Sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) e sistemi di alimentazione ininterrotta (UPS)

Le società di servizi pubblici e le commissioni per i servizi pubblici (PSC) si oppongono ai nuovi allacciamenti alla rete elettrica ad alta potenza per i data center hyperscale, con conseguenti ritardi nell'interconnessione e onerosi costi di picco. I sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) mitigano questi problemi.

  • Misurare/validare l'interazione BESS e il tempo di risposta in combinazione con SST e la domanda del data center
  • Comprendere il comportamento del condizionamento di potenza entro un singolo ciclo di commutazione del dispositivo a semiconduttore o entro un 50/60 ciclo di potenza Hz
  • Correlare le variazioni improvvise del carico e gli eventi di distacco di corrente ad altri comportamenti del sistema.
  • Analizzare armonicamente l'uscita in corrente continua.

800 VDC Bus di distribuzione dell'energia

I data center vengono progettati con bus CC a tensione più elevata per ridurre i costi, migliorare l'efficienza e standardizzare le tensioni che stanno diventando comuni nelle architetture dei veicoli elettrici.

  • Misura le correnti transitorie da CC a CA fino a 1000 ARMS e fino a 1.5 MHz di larghezza di banda con sonda di corrente ad alta precisione
  • Misurare l'alta tensione CC oltre a transienti ad alta velocità con precisione dell'1% e reiezione delle emissioni irradiate elevata (migliori prestazioni CMRR)
  • Correlare l'inquinamento armonico sul bus CC ad altre apparecchiature, fonti di alimentazione o carichi.

Unità di alimentazione (PSU)

I data center hyperscale richiedono alimentatori con livelli di efficienza 80 PLUS Titanium, ampiamente adottati tramite l'Open Compute Project (OCP).

  • Misurare l'efficienza, il fattore di potenza (PF) (per i progetti AC-DC) e la distorsione armonica totale (THD) nelle prime fasi del ciclo di progettazione per ottimizzare le prestazioni, prima della validazione finale.
  • Acquisire feedback di progettazione in tempo reale durante condizioni di carico dinamico
  • Correlare le attività di controllo agli eventi di potenza in periodi di tempo brevi come un ciclo di commutazione di un dispositivo a semiconduttore di potenza.

Convertitore DC-DC da 48 V a 12 V per rack di calcolo. Alimentazione

Le architetture di alimentazione a 48 V devono affrontare requisiti di efficienza più stringenti, poiché l'aumento dei livelli di potenza nei data center per l'intelligenza artificiale amplifica le perdite, rendendo necessario ottimizzare ogni fase della catena di conversione a 48 V per ottenere la massima efficienza.

  • Caratterizzare con maggiore precisione i sistemi di conversione DC-DC GaN a 48 V
  • Misura le correnti transitorie da CC a CA fino a 1000 ARMS e fino a 1.5 MHz di larghezza di banda con un Sonda di corrente da 1000 A
  • L'unico del settore Sonda di modo comune da 60 V ottimizzato per questo tipo di misurazioni, precisione del guadagno dello 0.5%.

PDN e integrità dell'alimentazione sulle schede madri dei server

Gli oscilloscopi ad alta definizione (HDO®), le sonde e le opzioni software di LeCroy offrono la massima capacità di acquisire e analizzare ogni dato presente sulle linee di alimentazione in diverse condizioni di carico o di rilascio del carico.

  • Analisi dell'integrità di potenza
  • Rumore PDN e analisi spettrale su rotaie singole o multiple
  • Caratterizzazione PMIC (Digital Power Management IC).
  • Misure a bassa caduta di tensione (LDO) e regolatori a commutazione
  • Sonda power rail e misure di rumore


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Elenco delle apparecchiature Teledyne LeCroy consigliate per il test a doppio impulso (DPT)

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Come scegliere la migliore sonda per oscilloscopio ad alta tensione in 5 minuti

Devi scegliere una sonda per oscilloscopio ad alta tensione? Sei confuso dalla vasta gamma di opzioni disponibili? Teledyne LeCroy offre la Guida alla selezione delle sonde ad alta tensione, uno strumento online che ti aiuterà a prendere una decisione consapevole. Ecco una panoramica dei punti fondamentali da considerare.

 Nota applicativa
Sonde differenziali ad alta tensione (HVD) – Prestazioni superiori
Sonda DL-ISO per MOSFET GaN e IGBT SiC
Analisi della risposta in frequenza (diagramma di Bode) tramite oscilloscopio
Sonda di corrente per oscilloscopio da 1000 A
Teledyne LeCroy – Sonde di corrente
Test a doppio impulso automatizzato tramite software DPT-AUTOMATION
Tendenze e test delle infrastrutture di alimentazione dei data center - Alimentatori (PDU e PSU)

Unisciti a Teledyne LeCroy per scoprire l'infrastruttura di distribuzione dell'alimentazione dei data center e per approfondire il ruolo fondamentale che i prodotti di conversione di potenza svolgono nel garantire un funzionamento efficiente e affidabile dei data center. Particolare attenzione sarà dedicata ai test sui prodotti PDU/PSU che forniscono alimentazione CC ai server.

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Procedure ottimali per i test di conversione di potenza a 48 V

In questo webinar descriviamo nuovi prodotti, best practice e tecniche di misurazione per la validazione e il debug dei sistemi di conversione di potenza a 48 V.

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Come eseguire il test a doppio impulso (DPT) su dispositivi GaN e SiC

Unisciti a Teledyne LeCroy per assistere a una dimostrazione di test a doppio impulso su dispositivi semiconduttori di potenza al nitruro di gallio (GaN) e al carburo di silicio (SiC). Scopri di più sulle varie misure di sicurezza da adottare prima di effettuare le misurazioni e su come interpretare le forme d'onda acquisite.

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Serie di webinar in 6 parti su alimentazione trifase e motori

Porta l'analisi dei tuoi azionamenti per motori a un livello superiore! Partecipa alla serie di Learning Lab on-demand di Teledyne LeCroy dedicata alla misurazione di inverter e sistemi di azionamento per motori trifase ad alta potenza con un oscilloscopio ad alta risoluzione a 8 canali o un analizzatore di azionamenti per motori. Esploreremo ogni aspetto, dalle misurazioni statiche e dinamiche della linea CA alle prestazioni meccaniche del motore e molto altro ancora!

Sondaggio con oscilloscopio nell'elettronica di potenza

La progettazione di dispositivi elettronici di potenza presenta intrinseche difficoltà di misurazione. La corretta selezione e l'utilizzo delle sonde sono fondamentali per la sicurezza dell'operatore, delle apparecchiature e del dispositivo in prova, e influenzano notevolmente anche l'accuratezza della misurazione.

Come diventare un esperto nei test di integrità dell'alimentazione (serie in 8 parti)

Le reti di distribuzione dell'energia (PDN) richiedono una progettazione accurata per garantire un'eccellente integrità dell'alimentazione, soprattutto nelle configurazioni ad alta velocità. Unisciti a Teledyne LeCroy per la nostra serie di 8 episodi in cui ti guideremo attraverso i fondamenti dei test di integrità dell'alimentazione fino ad argomenti avanzati, con numerose dimostrazioni pratiche.

Perché la potenza dei rack di alimentazione dei data center sta aumentando da 100 kW a 1 MW?

Gli acceleratori AI e le GPU richiedono molta più energia rispetto ai processori tradizionali, determinando una maggiore domanda di potenza a livello di rack. Per far fronte a questa esigenza, le architetture dei rack si stanno adattando di conseguenza: un rack da 1 MW è tipicamente composto da più unità di alimentazione da circa 100 kW, ciascuna contenente circa 6 alimentatori (PSU). La potenza dei singoli alimentatori è aumentata fino a circa 20 kW, rispetto al tradizionale intervallo compreso tra 3.3 kW e 5 kW.

Perché la distribuzione della corrente continua nei data center sta passando da 48 Vdc a 800 Vdc?

I data center per l'intelligenza artificiale richiedono livelli di potenza significativamente più elevati rispetto ai data center tradizionali. La distribuzione tradizionale a 48 Vdc genera correnti estremamente elevate a livelli di potenza elevati, il che aumenterebbe i costi di distribuzione delle sbarre collettrici e le perdite. Per ovviare a questo problema, il settore si sta orientando verso architetture a 800 Vdc, sfruttando approcci progettuali collaudati utilizzati nei veicoli elettrici. Con l'aumento della densità di potenza, si prevede che la distribuzione CC nei data center si evolverà verso i 1500 Vdc (una tensione di ingresso comunemente utilizzata negli inverter fotovoltaici ad alta potenza per impianti su larga scala).

Che ruolo avranno i trasformatori a stato solido nei data center per l'intelligenza artificiale?

I trasformatori a stato solido (SST) sono convertitori connessi alla rete, che convertono la corrente alternata a media tensione fornita dalla rete (10–34.5 kVac) in 800 V Vdc per una distribuzione efficiente all'interno della struttura. La loro architettura modulare e multilivello consente un controllo preciso della potenza, una maggiore efficienza e una migliore scalabilità, rendendoli adatti ai futuri data center AI ad alta potenza. Il loro utilizzo risolve anche i problemi di tempi di consegna con i trasformatori convenzionali a nucleo/bobina 50/60 Trasformatori Hz.

Perché i sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) stanno diventando sempre più importanti nei data center dedicati all'intelligenza artificiale?

Con l'aumento della domanda di energia nell'ordine dei gigawatt, i sistemi BESS (Battery Essential Storage System) possono integrare i tradizionali sistemi UPS (Unità di Supporto alla Rete) fornendo alimentazione di backup, riducendo i picchi di carico e supportando la rete elettrica. I sistemi a batteria aiutano inoltre gli operatori a gestire la disponibilità di energia e i vincoli imposti dalla rete.

Perché i semiconduttori a banda proibita ampia (SiC e GaN) vengono adottati nei sistemi di conversione di potenza dei data center?

I dispositivi al carburo di silicio (SiC) e al nitruro di gallio (GaN) consentono frequenze di commutazione più elevate, una maggiore efficienza e una densità di potenza superiore rispetto al silicio tradizionale. Questi vantaggi contribuiscono a ridurre le perdite di conversione di potenza e a migliorare l'efficienza, supportando al contempo la transizione del settore verso architetture di potenza a tensione più elevata.

I data center passeranno infine ad architetture completamente alimentate da corrente continua?

L'eliminazione di più stadi di conversione CA/CC può migliorare l'efficienza e semplificare la distribuzione dell'energia. Con l'adozione da parte del settore della distribuzione a 800 V CC e dei trasformatori a stato solido, le architetture completamente alimentate in CC vengono sempre più esplorate per le strutture di intelligenza artificiale di prossima generazione.

Perché i data center per l'intelligenza artificiale richiedono tempi di risposta transitori più rapidi dagli alimentatori?

Le moderne GPU per l'intelligenza artificiale possono generare variazioni rapide e significative nella richiesta di energia. Sono necessari sistemi di alimentazione avanzati per mantenere la stabilità della tensione, migliorare l'efficienza e supportare il comportamento dinamico dei processori di nuova generazione.

Perché la qualità dell'alimentazione elettrica sta diventando sempre più critica nei data center dedicati all'intelligenza artificiale?

Le GPU per l'IA sono estremamente sensibili alle fluttuazioni di tensione, agli eventi transitori e ai disturbi di alimentazione. Un monitoraggio avanzato della qualità dell'alimentazione contribuisce a garantire un funzionamento affidabile, a massimizzare i tempi di attività e a prevenire costose interruzioni dei carichi di lavoro di addestramento e inferenza dell'IA.

Perché i data center per l'intelligenza artificiale integrano energie rinnovabili e microreti?

I carichi di lavoro dell'intelligenza artificiale stanno creando una domanda senza precedenti di energia elettrica, che spesso supera la capacità delle reti locali. La produzione di energia da fonti rinnovabili, l'accumulo di energia in loco e le microreti contribuiscono a migliorare la disponibilità di energia, a ridurre la dipendenza dalla rete e a supportare gli obiettivi di sostenibilità.

I data center per l'intelligenza artificiale stanno valutando la possibilità di utilizzare una distribuzione di alimentazione a 1500 Vdc?

Poiché la domanda di energia continua ad aumentare oltre 1 MW per rack, tensioni di distribuzione più elevate possono ridurre la corrente, minimizzare le perdite nei conduttori e migliorare l'efficienza complessiva dell'erogazione di energia. Molti esperti considerano i 1500 Vdc come un potenziale passo successivo rispetto alle attuali architetture a 800 Vdc. Non a caso, i 1500 Vdc sono utilizzati anche come tensione di ingresso negli inverter fotovoltaici su larga scala.

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