Conversión y distribución de energía en centros de datos
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ResumenResumen
Transformadores de estado sólidoTransformadores de estado sólido
BESS & UPSBESS & UPS
Distribución de 800 VccDistribución de 800 Vcc
PSUPSU
Racks de computaciónRacks de computación
ServidoresServidores
RecursosRecursos

La infraestructura de conversión de energía de los centros de datos está evolucionando rápidamente.

La construcción de centros de datos con inteligencia artificial (IA) está impulsando una rápida innovación para satisfacer las demandas de energía, mejorar la eficiencia, acelerar la implementación y reducir los requisitos de energía máxima durante el entrenamiento y los picos de demanda. Las tecnologías de conversión de energía para centros de datos incluyen:

  • Transformadores de estado sólido (SST) de media tensión de 10 a 34.5 kV
  • Sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) para respaldo y reducción de carga máxima.
  • Distribución de energía de 800 Vcc para alta potencia
  • Estantes de potencia de 100 kW con alta eficiencia que permiten el uso de racks de 1 MW.

Teledyne LeCroy ayuda a los ingenieros a avanzar y optimizar la infraestructura de conversión de energía de los centros de datos.

Teledyne LeCroy comprende las innovaciones en curso en la distribución de energía para centros de datos y puede brindar la mejor asistencia para garantizar que se satisfagan las necesidades de infraestructura de conversión de energía para centros de datos actuales y de próxima generación.

Dibujo lineal que muestra la distribución de energía en un centro de datos, desde el suministro eléctrico hasta el uso en los racks de computación (servidores).
Ingenieros están probando un sistema integrado que se utiliza en un sistema de conversión de energía para un centro de datos.
Productos de prueba y medición utilizados en las pruebas de productos de conversión de energía para centros de datos.

El requerimiento del mercado

Lo que necesitan los ingenieros

Lo que ofrece Teledyne LeCroy

La expansión de los centros de datos está superando la capacidad de obtener y suministrar energía de entrada rentable. Los proveedores de servicios en la nube a gran escala y las limitaciones de suministro y costo están impulsando la rápida adopción de nuevos sistemas de conversión de energía para centros de datos. Las consideraciones de diseño de los centros de datos incluyen:

  • Incorporación de generación de energía in situ y/o energía de respaldo con capacidad de respuesta instantánea para satisfacer las demandas de entrenamiento de IA y evitar cargos por demanda máxima.
  • Mejora de la eficiencia de la distribución de energía en los centros de datos para minimizar los costos y la carga eléctrica.
  • Incrementar el voltaje de distribución de energía para minimizar costos y/o aumentar la densidad de suministro de energía.
  • Sustitución de componentes con largos plazos de entrega por sistemas de conversión de energía menos numerosos y mejor integrados.

Las exigencias de conversión de energía en los centros de datos están reuniendo a ingenieros de todo el ecosistema para reimaginar y rediseñar la distribución de energía en estos centros. Esto incluye a ingenieros de centros de datos a hiperescala, así como a ingenieros de proveedores de equipos de conversión de energía y fabricantes de semiconductores de potencia.

  • Los ingenieros y arquitectos técnicos de centros de datos a hiperescala necesitan maximizar la eficiencia y minimizar el costo de energía operativa.
  • Los ingenieros de dispositivos necesitan realizar mediciones de caracterización de dispositivos en dispositivos de banda prohibida ancha.
  • Los ingenieros de la subsección de inversores deben diseñar convertidores multinivel modulares para transformadores de estado sólido (SST), convertidores CC-CC, fuentes de alimentación o sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS).
  • Los ingenieros de sistemas necesitan medir el rendimiento o la eficiencia de la potencia dinámica de un sistema completo trifásico o monofásico.

Teledyne LeCroy proporciona osciloscopios, sondas y software de aplicación para todo tipo de pruebas de conversión de energía, desde pruebas de dispositivos MOSFET/IGBT hasta pruebas de subsecciones de inversores y análisis completos de sistemas de conversión de energía, desde kV hasta µV y desde MW hasta mW.

  • Alta precisión, bajo nivel de ruido 12-bit osciloscopios con una precisión cercana a la de un analizador de potencia
  • Software de análisis de energía para la medición completa de eventos de CA, CC, dinámicos y transitorios dentro de un único período de conmutación del dispositivo semiconductor.
  • Hasta 1000 ARMS gran ancho de banda sondas de corriente y especializado sondas de alto voltaje Optimizado para 60 VDC, 1000 VDC, 2000 VDC y 6000 VDC (y superior) modo común

Transformadores de estado sólido (SST)

Las tecnologías SST han pasado rápidamente de ser un concepto de laboratorio a una realidad de producción. Agilizan el despliegue de centros de datos, se integran de forma nativa con los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) y reducen las pérdidas de energía en los centros de datos.

  • Medir la eficiencia total de conversión desde la entrada de la red eléctrica hasta la salida de CC durante el desarrollo, antes de la validación final.
  • Medir el tiempo de respuesta dinámico a eventos de picos o desconexión de carga dentro de un ciclo de conmutación de un dispositivo semiconductor o dentro de un 50/60 ciclo de potencia Hz
  • Prueba de interrelación de las subsecciones de inversores multinivel modulares
  • Mida la eficiencia y el funcionamiento en ciclos operativos muy dinámicos, más allá de simples instantáneas estáticas.

Sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) y sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS)

Las comisiones de servicios públicos (PSC, por sus siglas en inglés) están oponiendo resistencia a las nuevas conexiones de alta potencia a la red eléctrica para centros de datos a hiperescala, lo que provoca retrasos en la interconexión y onerosos cargos por consumo máximo. Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS, por sus siglas en inglés) mitigan estos problemas.

  • Medir/validar la interacción y el tiempo de respuesta del BESS en conjunto con la demanda del SST y del centro de datos.
  • Comprender el comportamiento del acondicionamiento de energía dentro de un único ciclo de conmutación de un dispositivo semiconductor o dentro de un 50/60 ciclo de potencia Hz
  • Correlacionar los cambios bruscos de carga y los cortes de energía con otros comportamientos del sistema.
  • Analizar armónicamente la salida de CC.

800 VDC Bus de distribución de energía

Los centros de datos se están diseñando con buses de CC de mayor voltaje para ahorrar costes, mejorar la eficiencia y estandarizar los voltajes que se están volviendo comunes en las arquitecturas de vehículos eléctricos.

  • Mide corrientes transitorias de CC a CA de hasta 1000 A.RMS y hasta 1.5 MHz de ancho de banda con sonda de corriente de alta precisión
  • Medir corriente continua de alto voltaje Además, ofrece transitorios de alta velocidad con una precisión del 1% y un alto rechazo de emisiones radiadas (el mejor rendimiento CMRR).
  • Correlacionar la contaminación armónica en el bus de CC con otros equipos, fuentes de alimentación o cargas.

Unidades de fuente de alimentación (PSU)

Los centros de datos a hiperescala requieren que las fuentes de alimentación tengan niveles de eficiencia 80 PLUS Titanium, un estándar ampliamente adoptado a través del Open Compute Project (OCP).

  • Mida la eficiencia, el factor de potencia (FP) (para diseños CA-CC) y la distorsión armónica total (THD) al inicio del ciclo de diseño para optimizar el rendimiento, antes de la validación final.
  • Obtenga información de diseño en tiempo real durante condiciones de carga dinámicas.
  • Correlacionar las actividades de control con los eventos de potencia en períodos de tiempo tan cortos como un ciclo de conmutación de un dispositivo semiconductor de potencia.

Suministro de energía mediante convertidor CC-CC de 48 V a 12 V para rack de computación

Las arquitecturas de alimentación de 48 V se enfrentan a exigencias de eficiencia más estrictas, ya que el aumento de los niveles de potencia en los centros de datos de IA amplifica las pérdidas, lo que impulsa la necesidad de optimizar cada etapa de la cadena de conversión de 48 V para lograr la máxima eficiencia.

  • Caracterización más precisa de los sistemas de conversión CC-CC de GaN de 48 V
  • Mide corrientes transitorias de CC a CA de hasta 1000 A.RMS y hasta 1.5 MHz de ancho de banda con un Sonda de corriente de 1000 A
  • La única industria Sonda de modo común de 60 V Optimizado para este tipo de mediciones, precisión de ganancia del 0.5 %.

Red de distribución de energía (PDN) e integridad de la alimentación en placas base de servidores

Los osciloscopios de alta definición (HDO®), las sondas y las opciones de software de LeCroy ofrecen la mejor capacidad para capturar y analizar todo lo que ocurre en sus rieles de alimentación durante diversas condiciones de carga o descarga.

  • Análisis de integridad de energía
  • Ruido PDN y análisis espectral en rieles simples o múltiples
  • Caracterización de IC de administración de energía digital (PMIC)
  • Mediciones de baja caída (LDO) y regulador de conmutación
  • Mediciones de ruido y sonda de línea de alimentación


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Preguntas Frecuentes

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Lista de equipos recomendados de Teledyne LeCroy para la prueba de doble pulso (DPT)

 Hoja de Datos

Cómo elegir la mejor sonda de osciloscopio de alto voltaje en 5 minutos

¿Necesita seleccionar una sonda de osciloscopio de alto voltaje? ¿Le confunden todas las opciones disponibles? Teledyne LeCroy le ofrece la Guía de Selección de Sondas de Alto Voltaje, una herramienta en línea que le ayudará a tomar una decisión informada. A continuación, le presentamos un resumen de los puntos básicos a considerar.

 Nota de aplicación
Sondas diferenciales de alto voltaje (HVD): rendimiento superior
Sonda DL-ISO para MOSFETs de GaN e IGBTs de SiC
Análisis de respuesta en frecuencia (diagrama de Bode) mediante un osciloscopio
Sonda de corriente para osciloscopio de 1000 A
Teledyne LeCroy – Sondas de corriente
Pruebas automatizadas de doble pulso mediante el software DPT-AUTOMATION
Tendencias y pruebas de la infraestructura de alimentación de los centros de datos: Fuentes de alimentación (PDU y PSU)

Acompáñenos en Teledyne LeCroy para conocer la infraestructura de distribución de energía de los centros de datos y destacar el papel fundamental que desempeñan los productos de conversión de energía para garantizar que estos centros operen de manera eficiente y confiable. Se hará especial hincapié en las pruebas de productos de las unidades de distribución de energía (PDU) y las fuentes de alimentación (PSU) que suministran energía de CC a los servidores.

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Mejores prácticas para las pruebas de conversión de potencia de 48 V

En este seminario web, describimos nuevos productos, mejores prácticas y técnicas de medición para la validación y depuración de sistemas de conversión de energía de 48 V.

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Cómo realizar pruebas de doble pulso (DPT) en dispositivos de GaN y SiC

Acompáñenos en Teledyne LeCroy para presenciar las pruebas de doble pulso realizadas en dispositivos semiconductores de potencia de nitruro de galio (GaN) y carburo de silicio (SiC). Conozca las diversas medidas de seguridad que deben considerarse antes de realizar las mediciones y qué conclusiones se pueden extraer de las formas de onda capturadas.

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Serie de seminarios web de 6 partes para expertos en sistemas de energía y motores trifásicos

¡Lleva el análisis de tus variadores de velocidad al siguiente nivel! Únete a Teledyne LeCroy en esta serie de laboratorios de aprendizaje a la carta sobre la medición de inversores y variadores de velocidad para motores trifásicos de alta potencia con un osciloscopio de alta resolución de 8 canales o un analizador de variadores de velocidad. Exploraremos desde mediciones estáticas y dinámicas de la línea de CA hasta el rendimiento mecánico del motor, ¡y mucho más!

Sondeo con osciloscopio en electrónica de potencia

Los diseños de electrónica de potencia presentan desafíos de medición inherentes. La selección y el uso adecuados de la sonda son fundamentales para la seguridad del operador, el equipo y el dispositivo bajo prueba, y también influyen considerablemente en la precisión de la medición.

Cómo convertirse en un experto en pruebas de integridad eléctrica (serie de 8 partes)

Las redes de distribución de energía (PDN) requieren un diseño meticuloso para garantizar una excelente integridad del suministro eléctrico, especialmente en diseños de alta velocidad. Acompáñenos en esta serie de 8 partes de Teledyne LeCroy, donde le guiaremos desde los fundamentos de las pruebas de integridad del suministro eléctrico hasta temas avanzados, con numerosas demostraciones en vivo.

¿Por qué están aumentando las potencias de los racks de alimentación de los centros de datos de 100 kW a 1 MW?

Los aceleradores de IA y las GPU requieren mucha más energía que los procesadores tradicionales, lo que genera una mayor demanda de energía a nivel de rack. Para dar soporte a esto, las arquitecturas de rack se están adaptando: un rack de 1 MW suele constar de varias unidades de alimentación de aproximadamente 100 kW, cada una con unas 6 fuentes de alimentación (PSU). La potencia de cada PSU ha aumentado hasta aproximadamente 20 kW, en comparación con el rango tradicional de 3.3 kW a 5 kW.

¿Por qué está aumentando la distribución de CC en los centros de datos de 48 Vcc a 800 Vcc?

Los centros de datos de IA requieren niveles de potencia significativamente más altos que los centros de datos tradicionales. La distribución tradicional de 48 Vcc genera corrientes extremadamente altas a niveles de potencia elevados, lo que incrementa los costos de distribución de las barras colectoras y aumenta las pérdidas. Para solucionar esto, la industria está adoptando arquitecturas de 800 Vcc, aprovechando enfoques de diseño probados en vehículos eléctricos. A medida que la densidad de potencia continúa aumentando, se espera que la distribución de CC en los centros de datos evolucione a 1500 Vcc (un voltaje de entrada comúnmente utilizado en inversores solares fotovoltaicos de alta potencia a escala industrial).

¿Qué papel desempeñarán los transformadores de estado sólido en los centros de datos de IA?

Los transformadores de estado sólido (SST) son convertidores conectados a la red que transforman la corriente alterna de media tensión (10–34.5 kV CA) suministrada por la red eléctrica en 800 V CC para una distribución eficiente dentro de las instalaciones. Su arquitectura modular y multinivel permite un control preciso de la potencia, una mayor eficiencia y una mejor escalabilidad, lo que los hace idóneos para futuros centros de datos de IA de alta potencia. Su uso también resuelve los problemas de plazos de entrega de los transformadores convencionales de núcleo/bobina. 50/60 Transformadores de Hz.

¿Por qué los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) están adquiriendo mayor importancia en los centros de datos de IA?

A medida que la demanda de energía alcanza el rango de los gigavatios, los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) pueden complementar los sistemas UPS tradicionales al proporcionar energía de respaldo, reducir los picos de carga y brindar servicios de apoyo a la red. Los sistemas de baterías también ayudan a los operadores a gestionar la disponibilidad de energía y las limitaciones de la red eléctrica.

¿Por qué se están adoptando los semiconductores de banda prohibida ancha (SiC y GaN) en los sistemas de conversión de energía de los centros de datos?

Los dispositivos de carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN) permiten frecuencias de conmutación más altas, mayor eficiencia y mayor densidad de potencia en comparación con el silicio tradicional. Estas ventajas ayudan a reducir las pérdidas por conversión de energía y a mejorar la eficiencia, al tiempo que respaldan la transición de la industria hacia arquitecturas de potencia de mayor voltaje.

¿Acabarán los centros de datos migrando a arquitecturas alimentadas íntegramente por corriente continua?

Eliminar las múltiples etapas de conversión CA/CC puede mejorar la eficiencia y simplificar la distribución de energía. A medida que la industria adopta la distribución de 800 V CC y los transformadores de estado sólido, se exploran cada vez más las arquitecturas alimentadas completamente por CC para las instalaciones de IA de próxima generación.

¿Por qué los centros de datos de IA requieren una respuesta transitoria más rápida de las fuentes de alimentación?

Las GPU de IA modernas pueden generar cambios rápidos y significativos en la demanda de energía. Se necesitan diseños avanzados de fuentes de alimentación para mantener la estabilidad del voltaje, mejorar la eficiencia y soportar el comportamiento dinámico de los procesadores de próxima generación.

¿Por qué la calidad del suministro eléctrico se está volviendo cada vez más importante en los centros de datos de IA?

Las GPU de IA son muy sensibles a las fluctuaciones de voltaje, los eventos transitorios y las perturbaciones de energía. La monitorización avanzada de la calidad de la energía ayuda a garantizar un funcionamiento fiable, maximizar el tiempo de actividad y prevenir interrupciones costosas en las cargas de trabajo de entrenamiento e inferencia de IA.

¿Por qué los centros de datos de IA están integrando energías renovables y microrredes?

Las cargas de trabajo de la IA están generando una demanda sin precedentes de energía eléctrica, que a menudo supera la capacidad de la red local. La generación de energía renovable, el almacenamiento de energía in situ y las microrredes contribuyen a mejorar la disponibilidad energética, reducir la dependencia de la red y apoyar los objetivos de sostenibilidad.

¿Están los centros de datos de IA explorando la distribución de energía a 1500 Vcc?

A medida que la demanda de energía sigue aumentando más allá de 1 MW por rack, los voltajes de distribución más altos pueden reducir la corriente, minimizar las pérdidas en los conductores y mejorar la eficiencia general del suministro de energía. Muchos expertos consideran que 1500 Vcc representa un posible avance con respecto a las arquitecturas actuales de 800 Vcc. No es casualidad que 1500 Vcc también se utilice como voltaje de entrada para los inversores solares fotovoltaicos a gran escala.

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