GPU eğitim yükü jeneratörü ve UPS'i nasıl etkiler

Şebeke kesildi ve yapay zekâ eğitim salonunu artık tesisin jeneratörleri besliyor. Salondaki binlerce GPU tek bir model üzerinde çalışıyor. Her eğitim adımında hepsi aynı anda hesaplıyor, sonra sonuçlarını paylaşmak için aynı anda bekliyor. Salonun toplam gücü de bu adımlarla birlikte iniyor ve çıkıyor.

Elektrik tasarımında bu yük çoğunlukla sabit bir kW değeriyle modellenir. Bu değer ortalama yükü doğru verebilir, ama yükün saniyeler içinde nasıl değiştiğini göstermez. Şebekeye bağlıyken bu değişimi bağlantı noktası görür. Tesis şebekeden ayrıldığında ise değişimi doğrudan jeneratörlerin hız ve gerilim kontrolü karşılar.

Eğitim yükü neden salonun toplam gücünü dalgalandırır

Klasik bir veri merkezinde salon yükü, birbirinden bağımsız çalışan binlerce sunucunun toplamıdır. Her sunucunun yükü dalgalanır, ama bu dalgalanmalar toplamda büyük ölçüde birbirini dengeler. Salonun toplam yükü yavaş değişir.

Eğitim işinde GPU'lar birlikte çalışır ve her adımın sonunda birbirini bekler. Hesaplama evresinde GPU gücü yüksektir, iletişim evresinde düşer. Bütün GPU'lar bu evrelere aynı anda girdiği için dalgalanmalar toplanır. Yükün birkaç tanıdık biçimi vardır:

• İş başladığında GPU'lar kısa sürede boştan tam yüke çıkar (başlangıç rampası).
• Hesaplama ve iletişim evreleri sırayla gelir; salon yükü bunlarla birlikte basamaklar hâlinde iner ve çıkar.
• İş, durumunu kaydetmek için belirli aralıklarla durur. Bu sırada GPU gücü boşta çalışma seviyesine iner, kayıt bitince geri çıkar (kontrol noktası kaydı, checkpoint).
• Eğitim adımları düzenli aralıklarla tekrarlandığı için yük, adım süresine bağlı bir frekansta salınabilir.
• İş biter ya da bir hata nedeniyle durursa yük bir anda düşer.

Şebekeye bağlıyken dalgalanma nerede görülür

Tesis şebekeden beslenirken yükteki her değişim bağlantı noktasında da görülür. Güçlü bir şebekede frekans bu değişimden neredeyse etkilenmez. Gerilim ise hat ve trafo empedansı üzerinden yükle birlikte dalgalanır.

Şebeke işletmecileri bu dalgalanmayı güç kalitesi sınırlarıyla izler. Hızlı ve tekrarlı gerilim değişimi, aynı hattaki diğer tüketicilerde fliker olarak, yani aydınlatmada gözle görülen titreşim olarak ortaya çıkar. Büyük ve hızlı değişen bir yük, bağlantı başvurusunda rampa hızı ve salınım koşullarıyla karşılaşabilir. Belirli frekanslardaki tekrarlı salınımlar, yakındaki üretim tesislerinin kontrol ve mekanik sistemleriyle de etkileşebilir.

Bağlantı noktasında düzgün bir güç profili sunan tesis bu koşulları daha kolay karşılar.

Ada modunda jeneratör yük değişimine nasıl yanıt verir

Ada modu, tesisin şebekeden ayrılıp yalnızca kendi jeneratörleriyle çalışmasıdır. Bir jeneratörün iki kontrol döngüsü vardır. Hız regülatörü (governor) motor hızını, dolayısıyla frekansı tutar. Gerilim regülatörü (AVR) çıkış gerilimini tutar. İkisi de yük değişimine sınırlı bir hızla yanıt verir.

Yük eklendiğinde (yük alma) motor, yakıtı artırıp torku yükseltene kadar yavaşlar ve frekans düşer. Aynı anda alternatörün iç empedansı üzerindeki düşüm artar ve gerilim anlık olarak düşer. Regülatörler iki değeri de toparlar, ama bu süre alır. Jeneratör üreticileri bu davranışı ISO 8528-5 standardına göre basamaklı yük testleriyle belirler. Her basamakta frekans ve gerilim düşümünün ve toparlanma süresinin sınırlar içinde kalması gerekir. Gazlı motorlar genellikle dizel motorlardan daha küçük basamaklar kabul eder.

Yük düştüğünde (yük atma) tersi olur. Motor hızlanır, frekans ve gerilim yükselir. Büyük bir yük atma, aşırı hız korumasını çalıştıracak kadar sert olabilir.

Yük salındığında bu iki durum art arda tekrarlanır. Salınımın hızı regülatörün yanıt süresine yakınsa regülatör sürekli düzeltir ve frekanstaki salınım sönmek yerine büyüyebilir. Paralel çalışan jeneratörler arasındaki yük paylaşımı da bu salınımdan etkilenir.

Örnek değerlerle: salonu 2 MW'lık dört jeneratör besliyor ve salon yükü 6 MW. Kontrol noktası kaydında yük 3 MW'a iniyor. Her jeneratörün yükü 1,5 MW'tan 0,75 MW'a düşer; kayıt bitince aynı 0,75 MW'lık basamak geri gelir. Bu, her jeneratörün anma gücünün %37,5'i kadar bir yük alma basamağıdır. Jeneratörün bu büyüklükteki bir basamağı tek adımda alıp alamayacağı, üreticinin yük alma test verisinden kontrol edilmelidir.

Eğitim işinin başlangıç rampası tek bir büyük yük alma basamağıdır. Kontrol noktası kaydı bir yük atma, kaydın bitişi yeni bir yük alma basamağıdır. Adım adım tekrarlanan salınım ise regülatörlerin en zor izlediği yük türüdür. Bu yüzden ada modu için statik bir yük akışı yetmez. Jeneratörün ve regülatörlerinin gerçek modelleriyle dinamik bir çalışma gerekir.

UPS topolojisi dalgalanmanın kaynağa geçip geçmeyeceğini belirler

Şebeke ya da jeneratör ile sunucular arasında UPS bulunur. Yükteki dalgalanmanın kaynağa ulaşıp ulaşmayacağını büyük ölçüde UPS'in yapısı belirler.

Çift dönüşümlü UPS'te yük her zaman eviriciden beslenir. Doğrultucu kaynaktan yükün ihtiyacı kadar güç çeker. Doğrultucu yükü izledikçe dalgalanma kaynağa geçer. Birçok çift dönüşümlü UPS, girişteki güç artışını bir rampayla sınırlayabilir ve aradaki farkı kısa süre bataryadan karşılar (giriş akımı rampası, walk-in). Bu ayar esas olarak jeneratöre geçiş anı için tasarlanır. Tekrarlanan eğitim yükünde ne kadar yardımcı olacağı, UPS'in kontrol ayarlarına ve bataryanın bu çevrimi taşıyıp taşıyamayacağına bağlıdır.

Hat etkileşimli UPS'te yük, kaynak toleranslar içindeyken doğrudan kaynaktan beslenir. Evirici yalnızca kaynak toleransın dışına çıktığında devreye girer. Bu yapıda yükteki dalgalanma doğrudan kaynağa, ada modunda da jeneratöre geçer.

Dalgalanmayı yumuşatan her düzen bunu bataryayı bir miktar çevrime sokarak yapar. Bu yüzden UPS bataryasını yalnızca kesinti için değil, her gün yaptığı iş için de izlemek gerekir. Bataryanın gerçek güç kabiliyetinin nasıl izlenebileceğini bu yazıda anlatıyoruz.

Hangi katman hangi zaman ölçeğini karşılar

Tek bir ekipman eğitim yükünün bütün zaman ölçeklerini karşılayamaz. Yanıtı zaman ölçeğine göre katmanlara ayırmak tasarımı daha sağlam yapar.

• Kabin seviyesi, milisaniyelerden saniyelere. Yapay zekâ kabinindeki yedek güç birimi (BBU), GPU'ya en yakın noktadadır. BBU en hızlı basamakları kabinin içinde karşılarsa, kabinden yukarıdaki sisteme daha yavaş bir değişim ulaşır.
• Tesis bataryası, saniyelerden dakikalara. Kontrol noktası düşüşleri, iş başlangıçları ve jeneratöre geçiş gibi daha uzun değişimleri tesis bataryası taşır.
• Denetleyici kontrol, kaynakların koordinasyonu. Bir tesis kontrolcüsü şebekeyi, jeneratörleri, UPS'i ve bataryaları tek sistem gibi yönetir. Hangi kaynağın hangi değişimi karşılayacağını, rampa sınırlarını ve jeneratörlerin ne zaman hazır olması gerektiğini belirler.

Denetleyici kontrol koruma zincirinin dışında kalır. Koruma röleleri ve UPS'in kendi kontrolleri bağımsız ve hızlı çalışmaya devam eder. Denetleyici ayar noktalarını ve çalışma modlarını yönetir, açma kararına girmez. Kontrol katmanında bir sorun çıksa bile koruma çalışmaya devam eder.

Tasarımda neyi kontrol etmeli, tedarikçiye ne sormalı

1. Yükü zaman serisi olarak isteyin. BT ekibinden adım süresini, kontrol noktası kaydının aralığını ve süresini, GPU'ların boşta ve tam yükteki gücünü isteyin. Sabit kW yerine bu profille çalışın.
2. Jeneratörün yük alma verisini sorun. ISO 8528-5 performans sınıfını, testte kullanılan yük basamaklarını ve her basamaktaki frekans ve gerilim düşümünü isteyin. Tekrarlanan yük değişiminde regülatörün nasıl davrandığını sorun.
3. UPS'in jeneratörle çalışma ayarlarını sorun. Giriş akımı rampasının ayar aralığını ve jeneratörde çalışırken bataryanın yük dalgalanmasının ne kadarını karşılayabileceğini sorun. Hat etkileşimli bir UPS'te dalgalanmanın girişe nasıl geçtiğini öğrenin.
4. Ada modunu dinamik olarak inceleyin. Jeneratörü, hız ve gerilim regülatörlerini ve UPS'i gerçek modelleriyle aynı simülasyona koyun.
5. Devreye almada yükü yeniden üretin. Programlanabilir yük bankalarıyla basamakları ve salınımı uygulayın. Jeneratörün frekansını ve gerilimini, UPS batarya akımını kaydedin.

Wattality bu katmanlarda ne geliştiriyor

Wattality, bu katmanlı yanıtı tek bir mimaride geliştiriyor. BBU, sunucu kabininin güç hattında hızlı yük değişimlerine yanıt vermek üzere tasarlanıyor. Tesis, şebekeyi, jeneratörleri ve bataryaları koruma zincirinin dışında kalarak tek sistem gibi koordine etmek için geliştiriliyor. Sense ve Core, bataryanın o anki gerçek kabiliyetini bu kararlara taşımayı hedefliyor.

Şebekeden sunucu kabinine uzanan zinciri ve her ürünün bu zincirdeki yerini yapay zekâ veri merkezleri sayfamızdaki güç dağıtımı bölümünde gösteriyoruz.