Dimenzovanie UPS pre AI Compute: Topológia, chémia batérie, doba prevádzky a kVA pasca

UPS pred serverom s umelou inteligenciou je položka, kde rozdiel medzi správnym a lacným riešením spočíva skôr v tom, či viete, čo kupujete, než v tom, koľko peňazí míňate. Jednotka s výkonom 6 kVA s označením „6000 W“ často nie je UPS s výkonom 6 kW. Line-interactive s tretinovou cenou a dvojitou konverziou je pre kancelársky stolný počítač v poriadku a niekedy môže prispieť k zlyhaniu uzla so 4 grafickými procesormi.

Toto je ochrana UPS na hardvéri Kentino: servery K-AI so 4 a 8 grafickými procesormi na spotrebiteľských (RTX 5090, 4090) a pracovných staniciach (RTX Pro 6000 Blackwell) kartách. Krížové odkazy: W04, P01, P03, I04, P06, L05.

Prečo server s umelou inteligenciou vôbec potrebuje UPS

Nie pre kontinuitu behu. Tréningové úlohy sú kontrolované; inferencia vyčerpáva a reštartuje. Ak výpadok napájania trvá deväťdesiat minút, stratíte úlohu od posledného kontrolného bodu – model, dáta aj hardvér prežijú. Čo UPS kupuje:

1. Elegantné vypnutie. Tvrdý reštart pri záťaži je nepríjemná udalosť – zápisy súborových systémov počas zápisu môžu byť nekonzistentné (žurnál spracováva niektoré, nie prerušené kontrolné body alebo zápisy do databázy počas behu). S UPS server vyprázdni fronty, synchronizuje súborové systémy, SIGTERMy, vLLM alebo SGLang a vypne sa cez operačný systém – tri až päť minút na vyladenom uzle.
2. Prechodný prejazd. Sieť prepadá desiatky až stovky ms. Zvyčajne to absorbuje zastavenie zdroja; niekedy sa server potichu reštartuje. Horšie je, že grafická karta zaznamená 12 V podpätie na niekoľko ms, zníži zvýšenie napätia, vyvolá chyby ECC a inferenčný výstup je niekoľko minút jemne nesprávny, kým sa ovládač neresetuje. Diagnostikované o niekoľko týždňov neskôr, keď si všimli stúpajúcu zmätenosť.
3. Kondicionovanie výkonu. Dvojitá konverzia regeneruje výstupný sínus z jednosmernej zbernice. Zdroj prijíma čisté napätie 230 V bez ohľadu na kvalitu siete.

Čo je UPS nie pre: prejdenie dlhodobého výpadku prúdu. Pri výkone 5 kW na desať minút je to už niekoľko kVA batérie; pri výkone na hodinu je to samostatná miestnosť. Pre skutočné prejdenie výpadku potrebujete generátor (P06).

Pasca kVA-verzus-kW

Zdanlivý výkon (kVA) je RMS V × RMS I. Skutočný výkon (kW) je to, čo skutočne vykonáva prácu. PF = kW / kVA.

Pre nelineárne záťaže je PF < 1.0 a UPS stále dodáva plný kVA. Staršie jednotky uvádzali VA za predpokladu PF 0.6 – 0.8. UPS s výkonom 6 kVA z roku 2010 môže mať skutočný výkon 4 kW – odkiaľ pochádza väčšina prekvapení typu „menovitý výkon 6 000 VA, vypnutie pri 4 500 W“.

Moderné zdroje s umelou inteligenciou to menia. Aktívny PFC od roku 2010 znižuje PF na ~0.95–0.99. Zdroje K-AI (Corsair AX, Seasonic PRIME, Super Flower Leadex, Supermicro CRPS) dosahujú PF ≥ 0.97. Moderné serverové zdroje dosahujú PF ≈ 0.99, takže kVA a kW UPS sú teraz v súlade:

Rad lineárne interaktívnych zdrojov (Vertiv Liebert PSI5, APC Smart-UPS SMT) má stále PF ~0.9. Pre dvojitú konverziu 6 kVA a viac predpokladajte kVA ≈ kW v rámci 10 % a prečítajte si technický list. Veľkosť podľa kW, potom skontrolujte, či kVA to pokrýva.

Dvojitá konverzia online vs. line interaktívna

Tri triedy UPS; iba jedna je vhodná pre AI.

Pohotovostný režim (offline). Prenos 8–25 ms, často stupňovitý sínus. Kancelárske jednotky za 100 €. Preskočiť.

Line-interaktívne. Autotransformátor na korekciu poklesu napätia/prepätia bez prepínania na batériu. Prepínanie 2–10 ms. Vertiv Liebert PSI5, APC Smart-UPS SMT, Eaton 5PX. Dostatočne dobré pre kancelárske IT. Nie je vhodné pre výpočty s umelou inteligenciou.

Dvojitá konverzia online. Záťaž je trvalo napájaná z meniča, napájaná jednosmernou zbernicou z usmerňovača a batérie paralelne. Pri výpadku vstupu preberie batéria jednosmernú zbernicu – menič to nikdy nevie. Čas prenosu nula, výstup plne regenerovaný. APC Smart-UPS SRT, Eaton 9PX, Vertiv Liebert GXT5/EXM, Riello Sentinel Dual SDU/SDH, Schneider Galaxy VS.

Prečo dvojitá konverzia: prenos trvajúci 4–10 ms zrúti zdroj s takmer menovitým výkonom (uzol K-AI s výkonom 5 kW pri 70 % zaťažení zdroja má zdržanie ~12 ms; prenos trvajúci 6 ms spotrebuje polovicu bez rezervy na prechodné špičky). Chvíľkový pokles 12 V sa šíri do vstupu VRM grafickej karty – poklesy hodín, chyby ECC, niekedy aj výpadok karty zo zbernice. Moderné zdroje ATX a CRPS sú náročné na modifikovaný sínus. Dvojitá konverzia eliminuje všetky tri.

Cena: 6 kVA dvojitá konverzia stojí 1 500 – 2 500 EUR; linkovo ​​interaktívna 700 – 1 200 EUR. Pri zostave servera za viac ako 30 000 EUR plus viac ako 5 000 EUR za elektrinu a chladenie je delta 1 000 EUR najlacnejšie poistenie, aké si môžete kúpiť.

Matematika dimenzovania: skutočné zaťaženie + rezerva

P_ups_kW   =  (P_server + P_network + P_workstation_critical) × 1.25
P_ups_kVA  =  P_ups_kW / PF_load   (PF ≈ 0.97 for AI PSUs)

Verzia 1.25 pokrýva prechodné špičky GPU (5090 dosahuje 600 W po dobu 5 ms) a 10% nárast.

Pracovné stanice zvyčajne nepotrebujú UPS — operátori znovu otvoria SSH po jednominútovom výpadku. Sieťové zariadenie robí — server, ktorý prežije, ale počas vypnutia sa nedokáže dostať k sieti operátora, je v rovnakej kategórii ako server, ktorý sa pokazil. Zahrňte prepínač ToR a riadiaci prístupový bod.

Pri inštalácii je dôležité zaťažiť UPS na 70 – 80 % menovitého výkonu v kW. Pod 50 % sa plytvajú kapitálové výdavky na menej efektívny prevádzkový výkon; nad 85 % nezostáva žiadny prechodný priestor a UPS sa premostí pri prvom špičkovom zaťažení grafického procesora.

Veľkosť za behu

Zdvojnásobenie doby prevádzky viac ako zdvojnásobuje náklady na batériu, pretože väčšie batérie potrebujú aj väčší menič.

Pre K-AI, cieľ 10–15 min pri trvalom zaťaženíPäť je technicky dostatočné na čisté vypnutie, ale neponecháva žiadnu rezervu, ak mriežka bliká (pokles, obnovenie po 30 sekundách, opätovný pokles). Pätnásť umožňuje operátorovi prihlásiť sa a rozhodnúť, či bude čakať na odstavenie alebo vypnúť.

6 kVA UPS s internými batériami zvyčajne zabezpečí 4 – 6 minút. Desať potrebuje jednu externú batériovú skrinku, pätnásť dve. Každá skrinka predstavuje približne 30 – 40 % z ceny UPS. Prevádzková doba je najväčším nákladovým faktorom.

Generátor dosiahne pri 5 kW čas zvratu približne 20 – 30 minút. Dole: batérie. Hore: generátor + menší mostík UPS (P06).

Lítium vs. VRLA: obraz roku 2026

Lítium-iónové batérie (LFP – lítium-železitý fosforečnan, stacionárne batérie s bezpečnou chémiou) prekročili v posledných troch rokoch hranicu nákladovej efektívnosti a každý dominantný dodávateľ teraz dodáva lítiové varianty svojich stredne veľkých radov dvojitej konverzie.

Celkové náklady na vlastníctvo (TCO) závisia od toho, ako miestnosť starne VRLA batérie. UPS v skrini s teplotou 30 °C spaľuje VRLA reťazce každých 18 – 24 mesiacov – lítiové batérie sa vrátia za dva až tri roky. Laboratórium s teplotou 22 °C môže prevádzkovať VRLA batérie päť rokov, pričom lítiové batérie sa vrátia v dlhšom horizonte. Celkové náklady na vlastníctvo lítiových batérií sú o približne o 35 % nižšie za 10 rokov; niektorí dodávatelia uvádzajú 50 %.

Lítiová batéria je predvolená pre nové inštalácie nad 3 kVA. Systém BMS tiež znamená, že UPS vie, kedy sa jej batéria vybíja. VRLA má stále zmysel pre veľmi malé (1 – 3 kVA) ochranné a náhradné zdroje v nelítiových jednotkách.

Výbery betónu podľa úrovne K-AI

Rodiny dodávateľov, nie SKU – rodiny sú stabilné, čísla modelov sa menia.

4-GPU K-AI (2.4 kW trvalo, 3.0 kW krátkodobo): 3 kVA / 2.7 kW dvojitá konverzia, lítiová. APC Smart-UPS SRT 3000, Eaton 9PX 3000, Vertiv Liebert GXT5 3000, Riello Sentinel Dual SDU 3000. Interný ~5 min – dosť na plynulé vypnutie. EÚ 1 500 – 2 500 € lítiová, 1 000 – 1 600 € VRLA. Konvertibilná 2U – 3U.

8-GPU K-AI (5 kW trvalo, 6 kW krátkodobo): 6 kVA / 5.4–6 kW dvojitá konverzia, lítiová. APC Smart-UPS SRT 6000, Eaton 9PX 6000, Vertiv Liebert GXT5 6000, Riello Sentinel Dual SDH 6000. Interná 4–6 min; jedna externá skriňa na 10–12 min. EÚ 3 000 – 5 000 € lítiová, 2 000 – 3 500 € VRLA, plus 1 000 – 2 000 € za skriňu. 4U–6U.

Stojan so 4× 8 GPU (20 kW trvalo): centralizované 20–30 kVA alebo 6 kVA na server. Centralizované — APC Smart-UPS SRT 20000, Eaton 9PX 22 kVA, Vertiv Liebert APM, Schneider Galaxy VS 20 kW — 12 000 – 20 000 € lítiová batéria s dobou prevádzky 10 minút. Na server — 4× 6 kVA, spolu 16 000 – 22 000 €.

Centralizované riešenie je efektívnejšie (jeden invertor s účinnosťou 96 – 97 % oproti štyrom s účinnosťou 92 – 94 %), zaberá menej miesta v racku, je lacnejšie na kW nad ~15 kW. Na server je odolnejšie – jedno zlyhanie UPS spôsobí výpadok jedného servera. Jeden rack, jeden operátor: centralizácia. SLA pre spravované služby: distribucia.

Monitorovanie: SNMP, NUT, reťazec vypínania

UPS, ktorý nikto nemonitoruje, je taký, ktorý potichu zlyhá v teste kapacity a klame vám v deň, keď ho potrebujete. Tri vrstvy, prvý deň.

Ročný test kapacity. Manuálne vybíjanie raz ročne. < 80 % menovitej kapacity je na konci životnosti. Najčastejšou poruchou UPS v praxi je jednotka, ktorá hlási „batéria je v poriadku“, pričom dodáva 30 sekúnd namiesto 10 minút. — odhady firmvéru z nabíjacieho napätia, nie zo skutočnej kapacity. Lítiový systém BMS nahrádza test; pre VRLA je povinný. Krížový odkaz L05.

Pasca „zapojil som to a zabudol“

Tiché vybíjanie batérie. UPS stojí tri roky. 30-sekundový autotest prešiel, pretože batéria má ešte 30 sekúnd nabitia. Prístrojová doska je zelená. Päťminútový výpadok, invertor sa vypne po 45 sekundách, server sa hard resetuje. Batéria je vybitá 18 mesiacov.

Tepelné zneužívanie. UPS v skrini so serverom so 4 GPU, spotrebúvajúci 2.4 kW, bez chladenia, okolitá teplota 32 – 35 °C celé leto. VRLA starne približne 2× na každých 10 °C nad 25 °C – menovité päťročné batérie vydržia 18 mesiacov pri 35 °C. Lítiové batérie sú odolnejšie, ale stále uprednostňujú teploty pod 30 °C.

Oprava: naplánujte test, monitorujte teplotu v miestnosti, nalepte na jednotku dátum ďalšej výmeny.

Náhľad integrácie generátora

Pri dobe prevádzky nad 20 – 30 minút sú batérie chybné. Vonkajší generátor s výkonom 10 alebo 20 kW, napájaný cez automatický prepínač (ATS). Pri výpadku napájania sa spustí signál ATS, čaká na stabilný výstup (10 – 30 s) a prepne záťaž. UPS premostí medzeru – batéria dodáva plnú záťaž ~60 s s rezervou. 5-minútový chod UPS je viac než dosť. Dlhodobé krytie pochádza z palivovej nádrže. P06 Zahŕňa generátor, ATS a blokovacie systémy.

---

Toto je súčasť Kentino Wiki, referenčnej série o umelej inteligencii, robotike a systémoch, ktoré ich spájajú. Komentáre a opravy sú vítané na info@kentino.com.