Während die Welt KI für ihre alltäglichen Aufgaben übernimmt, steigt die KI-Belastung dramatisch. Die Rechenzentren, die KI antreiben, sehen sich mit einer explodierenden Stromnachfrage konfrontiert, die sich von derzeit Hunderten von kW in sehr kurzer Zeit auf einige MW bewegt.
Ein Wandel ist erforderlich, wie diese KI-Rechenzentren mit Strom versorgt werden und wie viel sie verbrauchen, um selbst die einfachsten Aufgaben zu lösen. Die neue 800 V DC (HVDC) Architektur von NVIDIA ist das sichtbarste Signal dieser Veränderung in der Branche.
Während die meisten Diskussionen sich um Wide Bandgap-Halbleiter, hochdichte Sammelschienen und GaN/SiC-Wandler drehen, bleibt der elektrische Transformator ein wesentlicher Bestandteil des Systems, das diese KI-Rechenzentren mit Strom versorgt. Der Transformator ist ein entscheidender Teil des elektrischen Energieverteilungssystems, insbesondere in den ersten beiden Phasen der Netz-zu-Rack-Kette.
In diesem Artikel werden wir erörtern, wie ein herkömmlicher Transformator für den Betrieb von Rechenzentren unverzichtbar bleibt, wie Daelim Transformer moderne Dienstleistungen in Bezug auf elektrische Transformatoren anbietet, die speziell für die Stromversorgung von Rechenzentren konzipiert sind, und wie Festkörpertransformatoren diese herkömmlichen Transformatoren im Betrieb von Rechenzentren ersetzen werden.
Netz zu Rechenzentrum
Gemäß der beschriebenen Architektur von NVIDIA interagiert das System an zwei Hauptstellen mit dem Transformator. Zunächst im Versorgungszentrum, wo der eingehende Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird und anschließend innerhalb der Rack-Strommodule für die Spannungsabsenkung.
Umwandlung auf Anlagenebene von AC in DC
Bei der Umwandlung von AC in DC auf Anlagenebene besteht das primäre Ziel darin, den eingehenden Mittelspannungswechselstrom aus dem nationalen Stromnetz oder dem lokalen Versorgungssystem in stabilen Gleichstrom mit 800 Volt umzuwandeln. In diesem Prozess besteht die Rolle des Transformators darin, die notwendige Spannungsabsenkung und die entscheidende galvanische Isolierung zwischen dem Versorgungsnetz und dem internen 800 VDC-Stromverteilungssystem des Rechenzentrums bereitzustellen.
DC- zu DC-Umwandlung im Rack
Sobald man im Seitenrack ist, ist der 800 VDC immer noch zu hoch für die einzelnen Komponenten und muss auf eine niedrigere Spannung weiter reduziert werden, die sicher von den GPUs und anderen Serverkomponenten genutzt werden kann. Um diese Aufgabe zu vervollständigen, werden hochkompakte, hocheffiziente DC-zu-DC-Wandler in den Racks integriert, um diesen Spannungsabwärtsschritt durchzuführen. Die Wandler verwenden kleine, hocheffiziente integrierte oder planar angeordnete Transformatoren.
Die Architektur von NVIDIA 800 VDC minimiert Energieumwandlungen (Bildquelle: NVIDIA)
Diese beiden Transformatoren, die an der Stromversorgung des Rechenzentrums beteiligt sind, stellen sicher, dass die Verbindung des Gebäudes zum Stromnetz sicher und kompatibel mit den Anforderungen des Rechenzentrums bleibt. Der herkömmliche, aber speziell für Rechenzentren entworfene Transformator übernimmt die schwere Aufgabe der Spannungsanpassung und des Überspannungsschutzes, eine Funktion, die kein anderes elektrisches Gerät übernehmen kann, insbesondere nicht im Maßstab von Dutzenden bis Hunderten von Megawatt.
Ein gutes Beispiel dafür ist das Sidecar-Power-Rack, das von Texas Instruments erwähnt wurde, das schrieb, dass das Kupfergewicht bei einem 1-MW-Rack bei gegebenen 48 V fast unerträglich wäre (450 lbs Kupfer). Daher ist der Wechsel von NVIDIA zu 800 HVDC überzeugend.
Ein weiterer Blog von NVIDIA erwähnte, dass die neue 800 V DC Architektur von NVIDIA die Umwandlungsverluste reduzieren, den Platzbedarf verringern und den Kupferverbrauch im Zusammenhang mit Elektronik minimieren wird.
Diese reduzierten Umwandlungsverluste bedeuten nicht, dass die Bedeutung traditioneller Transformatoren abnehmen wird. Im Gegenteil, der Einsatz von zwei großformatigen Niedrigfrequenztransformatoren bleibt am Frontend gleich, um das traditionelle Stromnetz zu verbinden und eine sichere Einspeisung des Hochspannungs-Gleichstrombusses zu gewährleisten.
Wo der Transformator von Daelim aktuellen Wert hinzufügt
Daelim Transformer verfügt über eine etablierte Konstruktion und Fertigung von Verteiltransformatoren in den USA. Sie bedienen Versorgungsunternehmen, die Stromproduktion und industrielle Sektoren, einschließlich großer Rechenzentren, die aktuelle KI-Trends unterstützen. Angesichts der NVIDs 800 HVDC-Einführung wird Daelim Transformer eine wichtige wertschöpfende Rolle bei der Gestaltung und Entwicklung maßgeschneiderter elektrischer Transformatoren spielen.
Mittelspannungs-Absenktransformatoren
Ein Mittelspannungs-Transformator, der von Daelim Transformer entworfen und entwickelt wurde, wird für das Umspannwerk des Rechenzentrums verwendet. Dieser Transformator wandelt das Netz von 11 auf 13 kV in eine niedrigere Wechselspannung um, die auf die Anforderungen von Gleichrichter-/USV-Räumen zugeschnitten ist. Diese maßgeschneiderten Transformatoren bilden die Grundlage für die Verbindung des Netzes mit dem Rechenzentrum und ermöglichen die spätere Umwandlung in HVDC.
Harmonische Minderung und maßgeschneiderte Wicklungsdesigns
Im Fall eines großen und hochdichten Rechenzentrums können die Daelim-Transformatoren einen Transformator mit einer speziellen Kern- und Wicklungskonfiguration individuell entwerfen und bauen, der die Harmonischen des Gleichrichters bewältigen kann. Dies macht die aktuelle Arbeit und das Fachwissen von Daelim besonders wertvoll für die Bereitstellung von Transformatoren, die für die vorderste Konverterstufe, die den HVDC-Bus speist, relevant sind.
Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit
Aktuelle Rechenzentren, insbesondere solche, die große KI-Modelle betreiben, erfordern eine hohe Betriebszeit. Daelim Transformers bieten Konstruktionen an, die die MTBF sicherstellen, robuste Kühlsysteme (ONAF oder KNAF) und eine modulare Designeinrichtung, die mit minimalen Störungen bedient werden kann.
Während das Gespräch über 800 HVDC stark auf Konvertern, Busbars und Verteilungssystemen auf Rack-Ebene fokussiert ist, bleibt die Standardinfrastruktur der elektrischen Transformatoren fest bestehen, und hier sind Daelim Transformers Spezialisten und spielen ihre kritische Rolle bestmöglich.
Übergang zu Festkörpertransformatoren (SSTs)
Die Architektur von NVIDIA macht deutlich, dass die Festkörpertransformatoren das Schlüsselkomponente zur Stromversorgung der Rechenzentren der Zukunft sein werden. Ihr weißes Papier hat gezeigt, dass die 13,8 kV direkt unter Verwendung von SST und industriellen Gleichrichtern in 800 V DC umgewandelt werden.
Damit entfällt die Notwendigkeit mehrerer AC/DC- und DC/DC-Umwandlungsstufen. Das Ziel ist es, die Umwandlungskette zu vereinfachen, die Effizienz um 5 % bei den Verlusten von Ende zu Ende zu verbessern und die Wartungskosten um bis zu 70 % zu senken.
SSTs kombinieren Hochfrequenz-Energieumwandlungselektronik mit magnetischer Isolation bei höheren Frequenzen und bieten folgende Vorteile.
- Bidirektionaler Betrieb, der hilft, eine Lagerung von Magneten vor Ort zu vermeiden, und verbessert die Kontrolle über das System und den Prozess.
- Höhere Schaltfrequenz, die die Größe der Magneten reduziert und ebenfalls die Kontrolle über das System und den Prozess verbessert.
- Diese Transformatoren sind kompaktere, intelligente Energieblöcke, die besser für die Stromversorgungssysteme in Rechenzentrum-Mezzaninen oder Rack-embedded Anwendungen geeignet sind.
Es ist wichtig zu beachten, dass die SSTs in der ersten Stufe noch nicht große Niedrigfrequenztransformatoren verdrängt oder ersetzt haben. Die SSTs werden die Zwischentransformatoren oder Gleichrichtermodule ersetzen, wenn sich die Designreife, die Kosten und die Skalierbarkeit weiterentwickeln.
Mit anderen Worten, die ersten beiden traditionellen Transformatorenstufen, die vom Netz zu AC und von AC zu Gleichrichter führen, werden insbesondere in größeren Rechenzentrumskraftblöcken auch in absehbarer Zeit bestehen bleiben. In der Zwischenzeit werden SST zunehmend auf Rack-Ebene verwendet.
Fazit
Daelim Transformer bleibt ein vertrauenswürdiger Name in der Branche der elektrischen Transformatorenherstellung und wird eine zuverlässige Quelle für qualitativ hochwertigen Service in diesen kritischen Phasen bleiben. Mit Dutzenden von hochqualifizierten und erfahrenen Elektroingenieuren, die seit Jahrzehnten im Bereich der Transformatorenherstellung tätig sind, kann Daelim Ihrem Rechenzentrum helfen, die NVIDIA 800 HVDC-Architektur nahtlos zu integrieren und zu implementieren.
Sie können kontaktieren Sie uns heute beginnen, maßgeschneiderte Transformatorenlösungen und andere technische Unterstützung für die vollständige Systemintegration von NVIDIA-Systemen und deren Energiebedarf zu besprechen.
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