UPS-dimensionering til AI-beregning: Topologi, batterikemi, runtime og kVA-fælden

En UPS foran en AI-server er en varepost, hvor forskellen mellem at gøre det rigtigt og at gøre det billigt handler mere om at vide, hvad man køber, end om at bruge penge. 6 kVA-enheden mærket "6000 W" er ofte ikke en 6 kW UPS. Den line-interaktive enhed til en tredjedel af prisen for dobbeltkonvertering er fin til en kontorstation og vil nogle gange bidrage til et nedbrud på en 4-GPU-node.

Dette er UPS-beskyttelse på Kentino-hardware: 4-GPU og 8-GPU Kentino AI-servere på forbrugerkort (RTX 5090, 4090) og arbejdsstationskort (RTX Pro 6000 Blackwell). Krydsreferencer: W04, P01 , P03 , I04, P06 , L05.

Hvorfor en AI-server overhovedet har brug for en UPS

Ikke til runtime-kontinuitet. Træningsjob er checkpointede; inferens drænes og genstartes. Hvis strømmen svigter i halvfems minutter, mister du jobbet siden sidste checkpoint - model, data og hardware overlever. Hvad UPS'en køber:

1. Yndefuld nedlukning. En hård genstart under belastning er en beskidt begivenhed — filsystemer midt i en skrivning kan ende med at være inkonsistente (journalen håndterer nogle, ikke ødelagte checkpoints eller DB-skrivninger under skrivning). Med en UPS dræner serveren køer, synkroniserer filsystemer, SIGTERMs vLLM eller SGLang og slukker via operativsystemet — tre til fem minutter på en indstillet node.
2. Kortvarig gennemkørsel. Netværket hænger i ti til hundredvis af ms. Normalt absorberer strømforsyningsforstyrrelser det; nogle gange genstarter serveren lydløst. Værre endnu: GPU'en registrerer en 12 V underspænding i et par ms, trækker boost tilbage, udløser ECC-fejl, og inferensoutputtet er en smule forkert i minutter, indtil driveren nulstilles. Diagnosticeret uger senere ved at bemærke, at forvirringen steg.
3. Effektkonditionering. Dobbeltkonvertering regenererer udgangssinus fra DC-bussen. Strømforsyningen modtager ren 230 V uanset netkvaliteten.

Hvad en UPS ikke er til: at klare et langvarigt strømafbrydelse. Dimensioneret til 5 kW efter ti minutter er det allerede et batteri på flere kVA; dimensioneret til en time er det et separat rum. Til rigtig drift skal du bruge en generator ( P06 ).

kVA-vs-kW-fælden

Den tilsyneladende effekt (kVA) er RMS V × RMS I. Den reelle effekt (kW) er det, der rent faktisk virker. PF = kW / kVA.

For ikke-lineære belastninger er PF < 1.0, og UPS'en leverer stadig den fulde kVA. Ældre enheder angav VA under antagelse af PF 0.6-0.8. En "6 kVA" UPS fra 2010 kan have en reel klassificering på 4 kW - hvorfra de fleste overraskelser ved "klassificering på 6000 VA, nedlukning ved 4500 W" kommer.

Moderne AI-strømforsyninger ændrer dette. Aktiv PFC siden ~2010 trækker PF til ~0.95-0.99. Kentino AI-strømforsyninger (Corsair AX, Seasonic PRIME, Super Flower Leadex, Supermicro CRPS) kører PF ≥ 0.97. Moderne server-strømforsyninger opnår PF ≈ 0.99, så UPS kVA og kW stemmer nu overens:

Linjeinteraktive familier (Vertiv Liebert PSI5, APC Smart-UPS SMT) er stadig PF ~0.9. For dobbeltkonvertering på 6 kVA og derover antages kVA ≈ kW inden for 10%, og specifikationsarket læses. Størrelse efter kW, og derefter kontroller at kVA dækker det.

Dobbeltkonvertering online vs. linjeinteraktiv

Tre UPS-klasser; kun én er egnet til AI.

Standby (offline). 8-25 ms overførsel, ofte trinvis sinus. Kontorenheder på €100. Spring over.

Linjeinteraktiv. Autotransformer til korrektion af brownout/overspænding uden at gå over til batteriet. 2-10 ms overførsel. Vertiv Liebert PSI5, APC Smart-UPS SMT, Eaton 5PX. God nok til kontor-IT. Ikke egnet til AI-beregning.

Dobbeltkonvertering online. Belastningen kører permanent fra inverteren, forsynet af en DC-bus fra ensretter og batteri parallelt. Ved indgangssvigt overtager batteriet DC-bussen - inverteren ved det aldrig. Overførselstid nul , udgang fuldt regenereret. APC Smart-UPS SRT, Eaton 9PX, Vertiv Liebert GXT5/EXM, Riello Sentinel Dual SDU/SDH, Schneider Galaxy VS.

Hvorfor dobbeltkonvertering: En overførsel på 4-10 ms får en strømforsyning til at crashe nær den nominelle kapacitet (en 5 kW Kentino AI-node ved 70% strømforsyningsbelastning har ~12 ms hold-up; en overførsel på 6 ms spiser halvdelen uden margen for transiente peaks). Et kortvarigt 12 V droop forplanter sig til GPU'ens VRM-indgang — clock-fald, ECC-fejl, nogle gange falder et kort af bussen. Moderne ATX- og CRPS-strømforsyninger er kræsne med modificeret sinus. Dobbeltkonvertering eliminerer alle tre.

Pris: 6 kVA dobbeltkonvertering koster €1500-2500; line-interactive €700-1200. For en serveropbygning på €30+ plus €5+ i el og køling er €1000-deltaet den billigste forsikring, du vil købe.

Dimensioneringsberegning: reel effektbelastning + frihøjde

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)

1.25 dækker GPU-transiente pigge (en 5090, der rammer 600 W i 5 ms) og 10% vækst.

Arbejdsstationer behøver normalt ikke UPS – operatører genåbner SSH efter et minuts nedbrud. Netværksudstyr har – en server, der overlever, men ikke kan nå operatørens netværk under nedlukning, er i samme bucket som en, der gik ned. Inkluder ToR-switchen og administrations-AP'en.

Installer fornuftigt: belast UPS'en til 70-80% af den nominelle kW. Under 50% spilder kapitaludgifter på et mindre effektivt driftspunkt; over 85% efterlader ingen transient headroom, og UPS'en bypasser ved den første GPU-spids.

Køretidsstørrelse

En fordobling af driftstiden mere end fordobler batteriomkostningerne, fordi større batterier også kræver en større inverter.

For Kentino AI, sigt efter 10-15 minutter ved vedvarende belastning . Fem er teknisk set nok til ren nedlukning, men efterlader ingen margin, hvis gitteret flimrer (falder, genopretter 30 sekunder, falder igen). Femten lader operatøren logge ind og beslutte, om den vil køre ud eller lukke ned.

En 6 kVA UPS med interne batterier leverer typisk 4-6 min. Ti bruger ét eksternt batteriskab, femten bruger to. Hvert skab er ~30-40% af UPS'ens pris. Køretiden er den største enkeltstående omkostningspåvirkning.

Generatorens break-even ligger omkring 20-30 minutter ved 5 kW. Nedenfor: batterier. Øverst: generator + mindre UPS-bro ( P06 ).

Lithium vs. VRLA: billedet fra 2026

Lithium-ion (LFP — lithiumjernfosfat, safe-chemistry stationary) har krydset omkostningseffektivitetstærsklen i de sidste tre år, og alle dominerende leverandører leverer nu lithiumvarianter af deres mellemklasse dobbeltkonverteringslinjer.

Den samlede ejerandel (TCO) afhænger af, hvordan rummets ældning af VRLA (Variable Layered Cabriolet) ændrer sig. En UPS i et 30 °C varmt skab brænder VRLA-strenge af hver 18.-24. måned – litium betaler sig tilbage på to til tre år. Et laboratorium med 22 °C kan køre med VRLA i fem år, hvor litium betaler sig tilbage over en længere horisont. Den samlede ejerandel (TCO) for litium er ~35 % lavere over 10 år; nogle leverandører angiver 50 %.

Litium er standard for nye installationer over 3 kVA. BMS'en betyder også, at UPS'en ved, hvornår batteriet er ved at dø. VRLA giver stadig mening til meget små (1-3 kVA) beskyttelses- og udskiftningspakker i ikke-lithium-enheder.

Betonvalg pr. Kentino AI-niveau

Leverandørfamilier, ikke SKU'er – familier er stabile, modelnumre skifter.

4-GPU Kentino AI (2.4 kW vedvarende, 3.0 kW transient): 3 kVA / 2.7 kW dobbeltkonvertering, lithium. APC Smart-UPS SRT 3000, Eaton 9PX 3000, Vertiv Liebert GXT5 3000, Riello Sentinel Dual SDU 3000. Intern ~5 min — nok til problemfri nedlukning. EU €1 500 – 2 500 lithium, €1 000 – 1 600 VRLA. 2U–3U konvertibel.

8-GPU Kentino AI (5 kW vedvarende, 6 kW transient): 6 kVA / 5.4-6 kW dobbeltkonvertering, litium. APC Smart-UPS SRT 6000, Eaton 9PX 6000, Vertiv Liebert GXT5 6000, Riello Sentinel Dual SDH 6000. Intern 4-6 min; et eksternt kabinet i 10-12 min. EU €3.000-5.000 litium, €2.000-3.500 VRLA, plus €1.000-2.000 pr. kabinet. 4U-6U.

Rack med 4× 8-GPU (20 kW vedvarende): centraliseret 20-30 kVA eller 6 kVA pr. server. Centraliseret — APC Smart-UPS SRT 20000, Eaton 9PX 22 kVA, Vertiv Liebert APM, Schneider Galaxy VS 20 kW — €12.000 – 20.000 litium ved 10 minutters driftstid. Pr. server — 4× 6 kVA, €16.000 – 22.000 i alt.

Centraliseret er mere effektivt (én inverter ved 96-97 % vs. fire ved 92-94 %), optager mindre rackplads og er billigere pr. kW over ~15 kW. Pr. server er mere robust — én UPS-fejl ødelægger én server. Enkelt rack, én operatør: centraliser. Managed-services SLA: distribuer.

Overvågning: SNMP, NUT, nedlukningskæde

En UPS, som ingen overvåger, er en, der stille og roligt fejler sin kapacitetstest og lyver for dig, den dag du har brug for den. Tre lag, dag ét.

Årlig kapacitetstest. Manuel afladning én gang om året. < 80 % af den nominelle kapacitet er ved at være opbrugt. Den mest almindelige UPS-fejl i virkeligheden er en enhed, der siger "batteri OK", mens den leverer 30 sekunder i stedet for 10 minutter — firmwareestimater ud fra ladespænding, ikke faktisk kapacitet. Lithium BMS erstatter testen; for VRLA er det obligatorisk. Krydsreference L05.

"Stak stikket i og glemte det"-fælden

Lydløs batteridød. UPS'en har stået stille i tre år. 30-sekunders selvtesten består, fordi batteriet stadig har 30 sekunder. Dashboard grønt. Fem minutters afbrydelse, inverteren afbrydes efter 45 sekunder, serveren genstarter på fuld styrke. Batteriet er dødt i 18 måneder.

Termisk misbrug. UPS i et skab med en 4-GPU-server, der yder 2.4 kW, ingen køling, omgivende temperatur 32-35 °C hele sommeren. VRLA ældes ved ~2× pr. 10 °C over 25 °C — batterier med en nominel levetid på fem år holder 18 måneder ved 35 °C. Lithium er mere tolerant, men foretrækker stadig < 30 °C.

Løsning: Planlæg testen, overvåg rumtemperaturen, sæt den næste udskiftningsdato på enheden.

Forhåndsvisning af generatorintegration

Over 20-30 minutters driftstid er batterierne forkerte. Et 10 eller 20 kW generatoranlæg udendørs, forsynet via en automatisk omskifter (ATS). Ved forsyningssvigt starter ATS-signalerne, venter på stabilt output (10-30 s) og overfører belastningen. UPS'en bygger bro over hullet - batteriet leverer fuld belastning ~60 s med en margin. En UPS-køretid på 5 minutter er mere end nok. Langvarig dækning kommer fra brændstoftanken. P06 dækker generatoranlæg, ATS og interlocks.

Dette er en del af Kentino Wiki, en referenceserie om AI-beregning, robotteknologi og de systemer, der forbinder dem. Kommentarer og rettelser er velkomne på info@kentino.com.