Mapengo ya nguvu ya muda mfupi ya kiwango cha millisecond katika raki za seva za AI BBUs: Kwa nini "supercapacitor mseto (LIC) + BBU" inafaa zaidi?

Raki za seva za AI hupata ongezeko la nguvu la kiwango cha milisekunde (kawaida milisekunde 1–50) na volteji ya basi la DC hupungua wakati wa kubadili haraka kati ya mafunzo na mizigo ya makadirio. NVIDIA, katika muundo wake wa raki za nguvu za GB300 NVL72, inataja kwamba raki yake ya nguvu huunganisha vipengele vya kuhifadhi nishati na hufanya kazi na kidhibiti ili kufikia ulainishaji wa nguvu wa muda mfupi wa kiwango cha raki (tazama marejeleo [1]).

Katika mazoezi ya uhandisi, kutumia "supercapacitor mseto (LIC) + BBU (Kitengo cha Kuhifadhi Nakala ya Betri)" kuunda safu ya bafa iliyo karibu kunaweza kutenganisha "mwitikio wa muda mfupi" na "nguvu ya kuhifadhi nakala rudufu ya muda mfupi": LIC inawajibika kwa fidia ya kiwango cha milisekunde, na BBU inawajibika kwa kuchukua kiwango cha pili hadi dakika. Makala haya yanatoa mbinu ya uteuzi inayoweza kurudiwa kwa wahandisi, orodha ya viashiria muhimu, na vipengee vya uthibitishaji. Kwa kuchukua YMIN SLF 4.0V 4500F (ESR ya kitengo kimoja≤0.8mΩ, mkondo wa kutokwa unaoendelea 200A, vigezo vinapaswa kurejelea karatasi ya vipimo [3]) kama mfano, inatoa mapendekezo ya usanidi na usaidizi wa data linganishi.

Vifaa vya umeme vya raki vya BBU vinasogeza "kulainisha umeme wa muda mfupi" karibu na mzigo.

Kadri matumizi ya nguvu ya raki moja yanavyofikia mamia ya kilowati, mzigo wa kazi wa AI unaweza kusababisha milipuko ya mkondo kwa muda mfupi. Ikiwa kushuka kwa volteji ya basi kunazidi kizingiti cha mfumo, kunaweza kusababisha ulinzi wa ubao mama, makosa ya GPU, au kuwasha upya. Ili kupunguza athari za kilele kwenye usambazaji wa umeme wa juu na gridi ya taifa, baadhi ya usanifu unaanzisha mikakati ya kuzuia nishati na udhibiti ndani ya raki ya umeme ya raki, na kuruhusu milipuko ya umeme "kufyonzwa na kutolewa ndani" ndani ya raki. Ujumbe mkuu wa muundo huu ni: matatizo ya muda mfupi yanapaswa kushughulikiwa kwanza katika eneo lililo karibu na mzigo.

Katika seva zilizo na GPU zenye nguvu nyingi (kiwango cha kilowati) kama vile NVIDIA GB200/GB300, changamoto kuu inayokabili mifumo ya umeme imebadilika kutoka kwa nguvu ya kawaida ya chelezo hadi kushughulikia mawimbi ya nguvu ya muda mfupi katika viwango vya milisekunde na mamia ya kilowati. Suluhisho za jadi za chelezo za nguvu za BBU, zinazozingatia betri za asidi ya risasi, zinakabiliwa na vikwazo katika kasi ya mwitikio na msongamano wa nguvu kutokana na ucheleweshaji wa mmenyuko wa kemikali, upinzani mkubwa wa ndani, na uwezo mdogo wa kukubali chaji yenye nguvu. Vikwazo hivi vimekuwa sababu muhimu zinazozuia uboreshaji wa nguvu ya kompyuta ya raki moja na uaminifu wa mfumo.

Jedwali 1: Mchoro wa kimfumo wa eneo la hali ya uhifadhi wa nishati mseto ya ngazi tatu kwenye raki ya BBU (mchoro wa jedwali)

Mageuzi ya Usanifu

Kutoka "Nakala Rudufu ya Betri" hadi "Hali ya Kuhifadhi Nishati Mseto ya Ngazi Tatu"

BBU za kitamaduni hutegemea betri kwa ajili ya kuhifadhi nishati. Zikikabiliwa na uhaba wa nguvu wa kiwango cha milisekunde, betri, ambazo hupunguzwa na kinetiki ya mmenyuko wa kemikali na upinzani sawa wa ndani, mara nyingi huitikia haraka kidogo kuliko hifadhi ya nishati inayotegemea capacitor. Kwa hivyo, suluhisho za upande wa raki zimeanza kutumia mkakati wa ngazi: “LIC (ya muda mfupi) + BBU (ya muda mfupi) + UPS/HVDC (ya muda mrefu)”:

LIC iliyounganishwa sambamba karibu na DC Bus: hushughulikia fidia ya nguvu ya kiwango cha milisekunde na usaidizi wa volteji (kuchaji na kutoa kwa kiwango cha juu).

BBU (betri au hifadhi nyingine ya nishati): hushughulikia uchukuaji wa kiwango cha pili hadi cha dakika (mfumo ulioundwa kwa muda wa chelezo).

Kiwango cha kituo cha data cha UPS/HVDC: hushughulikia usambazaji wa umeme usiokatizwa wa muda mrefu na udhibiti wa upande wa gridi.

Mgawanyiko huu wa wafanyakazi hutenganisha "vigezo vya haraka" na "vigezo vya polepole": kuimarisha basi huku ikipunguza msongo wa mawazo wa muda mrefu na shinikizo la matengenezo kwenye vitengo vya kuhifadhi nishati.

Uchambuzi wa Kina: Kwa Nini YMINVidhibiti Vikuu vya Mseto?

Kifaa cha mseto cha ymin cha LIC (Lithium-ion Capacitor) huchanganya kimuundo sifa za nguvu za juu za capacitors na msongamano mkubwa wa nishati wa mfumo wa electrokemikali. Katika hali za fidia za muda mfupi, ufunguo wa kuhimili mzigo ni: kutoa nishati inayohitajika ndani ya shabaha ya Δt, na kutoa mkondo mkubwa wa mapigo ndani ya kiwango kinachoruhusiwa cha kupanda kwa joto na kushuka kwa volteji.

Nguvu ya Juu ya Utoaji: Wakati mzigo wa GPU unabadilika ghafla au gridi ya umeme inabadilika, betri za kawaida za asidi ya risasi, kutokana na kiwango chao cha polepole cha mmenyuko wa kemikali na upinzani mkubwa wa ndani, hupata kuzorota kwa kasi kwa uwezo wao wa kukubali chaji unaobadilika, na kusababisha kutoweza kujibu kwa milisekunde. Supercapacitor mseto inaweza kukamilisha fidia ya papo hapo ndani ya milisekunde 1-50, ikifuatiwa na nguvu ya chelezo ya kiwango cha dakika kutoka kwa usambazaji wa umeme wa chelezo wa BBU, kuhakikisha volteji thabiti ya basi na kupunguza kwa kiasi kikubwa hatari ya ajali za ubao mama na GPU.

Uboreshaji wa Kiasi na Uzito: Unapolinganisha "nishati inayopatikana sawa (inayoamuliwa na dirisha la volteji la V_hi→V_lo) + dirisha la muda mfupi linalolingana (Δt)," suluhisho la safu ya bafa ya LIC kwa kawaida hupunguza ujazo na uzito kwa kiasi kikubwa ikilinganishwa na nakala rudufu ya kawaida ya betri (kupunguza ujazo kwa takriban 50%–70%, kupunguza uzito kwa takriban 50%–60%, thamani za kawaida hazipatikani hadharani na zinahitaji uthibitishaji wa mradi), na hivyo kutoa nafasi ya rafu na rasilimali za mtiririko wa hewa. (Asilimia maalum inategemea vipimo, vipengele vya kimuundo, na suluhisho za uondoaji wa joto wa kitu cha kulinganisha; uthibitishaji mahususi wa mradi unapendekezwa.)

Uboreshaji wa Kasi ya Kuchaji: LIC ina uwezo wa kuchaji na kutoa kiwango cha juu, na kasi yake ya kuchaji kwa kawaida huwa juu kuliko ile ya suluhisho za betri (uboreshaji wa kasi wa zaidi ya mara 5, na kufikia karibu dakika kumi za kuchaji kwa haraka; chanzo: supercapacitor mseto dhidi ya thamani za kawaida za betri ya lead-asidi). Muda wa kuchaji upya huamuliwa na kiwango cha nguvu ya mfumo, mkakati wa kuchaji, na muundo wa joto. Inashauriwa kutumia "muda unaohitajika kuchaji hadi V_hi" kama kipimo cha kukubalika, pamoja na tathmini ya kuongezeka kwa joto la mapigo mara kwa mara.

Maisha ya mzunguko mrefu: LIC kwa kawaida huonyesha maisha marefu ya mzunguko na mahitaji ya chini ya matengenezo chini ya hali ya kuchaji na kutokwa kwa masafa ya juu (mizunguko milioni 1, zaidi ya miaka 6 ya maisha, takriban mara 200 ya betri za jadi za asidi-risasi; chanzo: Vidhibiti vya mseto vya nguvu ikilinganishwa na betri za kawaida za asidi-risasi). Maisha ya mzunguko na mipaka ya kupanda kwa joto hutegemea vipimo maalum na hali ya majaribio. Kutoka kwa mtazamo kamili wa mzunguko wa maisha, hii husaidia kupunguza gharama za uendeshaji, matengenezo na kushindwa.

Mchoro 2: Mchoro wa Mfumo wa Hifadhi ya Nishati Mseto:

Betri ya Lithiamu-ion (kiwango cha dakika ya pili) + Kifaa cha Kuzuia Lithiamu-ion LIC (kifaa cha kiwango cha milisekunde)

Kulingana na muundo wa marejeleo wa NVIDIA GB300 wa Musashi CCP3300SC (3.8V 3000F) wa Kijapani, inajivunia msongamano mkubwa wa uwezo, volteji ya juu, na uwezo wa juu katika vipimo vyake vinavyopatikana hadharani: volteji ya uendeshaji ya 4.0V na uwezo wa 4500F, na kusababisha hifadhi ya juu ya nishati ya seli moja na uwezo mkubwa wa kubafa ndani ya ukubwa sawa wa moduli, na kuhakikisha mwitikio wa kiwango cha milisekunde usioingiliwa.

Vigezo muhimu vya viboreshaji vya mseto vya mfululizo wa YMIN SLF:

Volti Iliyokadiriwa: 4.0V; Uwezo wa Kawaida: 4500F

Upinzani wa Ndani wa DC/ESR: ≤0.8mΩ

Mkondo wa Kutokwa Ulioendelea: 200A

Kiwango cha Voltage ya Uendeshaji: 4.0–2.5V

Kwa kutumia suluhisho la bafa ya ndani ya BBU ya YMIN yenye mseto wa supercapacitor, inaweza kutoa fidia ya mkondo wa juu kwa basi la DC ndani ya dirisha la milisekunde, na kuboresha uthabiti wa volteji ya basi. Ikilinganishwa na suluhisho zingine zenye nishati inayopatikana na dirisha la muda mfupi, safu ya bafa kwa kawaida hupunguza uwekaji wa nafasi na hutoa rasilimali za raki. Pia inafaa zaidi kwa mahitaji ya kuchaji na kutoa chaji ya masafa ya juu na urejeshaji wa haraka, na kupunguza shinikizo la matengenezo. Utendaji maalum unapaswa kuthibitishwa kulingana na vipimo vya mradi.

Mwongozo wa Uteuzi: Ulinganisho Sahihi na Hali

Kwa kukabiliana na changamoto kubwa za nguvu za kompyuta za AI, uvumbuzi katika mifumo ya usambazaji wa umeme ni muhimu.Kifaa cha mseto cha YMIN cha SLF 4.0V 4500F supercapacitor, pamoja na teknolojia yake imara ya umiliki, hutoa suluhisho la safu ya bafa ya BBU inayozalishwa ndani yenye utendaji wa hali ya juu na ya kuaminika sana, ikitoa usaidizi mkuu kwa mageuzi thabiti, yenye ufanisi, na ya kina ya vituo vya data vya AI.

Ikiwa unahitaji maelezo ya kina ya kiufundi, tunaweza kutoa: karatasi za data, data ya majaribio, majedwali ya uteuzi wa programu, sampuli, n.k. Tafadhali pia toa taarifa muhimu kama vile: volteji ya basi, ΔP/Δt, vipimo vya nafasi, halijoto ya mazingira, na vipimo vya muda wa matumizi ili tuweze kutoa mapendekezo ya usanidi haraka.

Sehemu ya Maswali na Majibu

Swali: Mzigo wa GPU wa seva ya AI unaweza kuongezeka kwa 150% ndani ya milisekunde, na betri za kawaida za asidi-risasi haziwezi kuendelea. Je, ni muda gani maalum wa majibu wa YMIN lithiamu-ion supercapacitors, na unapataje usaidizi huu wa haraka?

J: Vidhibiti vya nguvu vya mseto vya YMIN (SLF 4.0V 4500F) hutegemea kanuni za uhifadhi wa nishati halisi na vina upinzani mdogo sana wa ndani (≤0.8mΩ), kuwezesha utoaji wa kasi ya juu wa papo hapo katika masafa ya milisekunde 1-50. Wakati mabadiliko ya ghafla katika mzigo wa GPU yanaposababisha kushuka kwa kasi kwa volteji ya basi la DC, inaweza kutoa mkondo mkubwa bila kuchelewa, ikifidia moja kwa moja nguvu ya basi, hivyo kununua muda wa usambazaji wa umeme wa BBU wa nyuma kuamka na kuchukua nafasi, kuhakikisha mpito laini wa volteji na kuepuka makosa ya kompyuta au ajali za vifaa zinazosababishwa na kushuka kwa volteji.

Muhtasari mwishoni mwa makala haya

Matukio Yanayotumika: Inafaa kwa BBU za kiwango cha raki za seva ya AI (Vitengo vya Nguvu za Kuhifadhi Nakala) katika hali ambapo basi la DC linakabiliwa na ongezeko la nguvu za muda mfupi/kushuka kwa volteji kwa kiwango cha milisekunde; inatumika kwa usanifu wa bafa ya ndani ya "supercapacitor mseto + BBU" kwa ajili ya uthabiti wa volteji ya basi na fidia ya muda mfupi chini ya kukatika kwa umeme kwa muda mfupi, mabadiliko ya gridi ya taifa, na mabadiliko ya ghafla ya mzigo wa GPU.

Faida Kuu: Mwitikio wa haraka wa kiwango cha millisecond (unafidia madirisha ya muda mfupi ya 1-50ms); upinzani mdogo wa ndani/uwezo wa juu wa mkondo, kuboresha uthabiti wa volteji ya basi na kupunguza hatari ya kuwasha upya bila kutarajiwa; inasaidia kuchaji na kutoa chaji kwa kiwango cha juu na kuchaji haraka, kufupisha muda wa kurejesha nguvu ya chelezo; inafaa zaidi kwa hali ya kuchaji na kutoa chaji kwa masafa ya juu ikilinganishwa na suluhisho za kawaida za betri, kusaidia kupunguza shinikizo la matengenezo na gharama za jumla za mzunguko wa maisha.

Mfano Unaopendekezwa: YMIN Square Hybrid Supercapacitor SLF 4.0V 4500F

Data (Vipimo/Ripoti za Mtihani/Sampuli) Upatikanaji:

Tovuti Rasmi: www.ymin.com
Simu ya dharura ya kiufundi: 021-33617848

Marejeleo (Vyanzo vya Umma)

[1] Blogu Rasmi ya Habari/Ufundi ya NVIDIA: Utangulizi wa GB300 NVL72 (Rafu ya Nguvu) Ulainishaji wa Muda Mfupi/Uhifadhi wa Nishati

[2] Ripoti za Umma kutoka kwa Vyombo vya Habari/Taasisi kama vile TrendForce: GB200/GB300 Maombi ya LIC Yanayohusiana na Taarifa za Mnyororo wa Ugavi

[3] Shanghai YMIN Electronics hutoa "Vipimo vya SLF 4.0V 4500F Hybrid Supercapacitor"