日置专题|数据中心CDU（冷却液分配单元）的功率响应评估

日置的客户案例

某工业制造客户，聚焦各类液冷系统、光电液连接部件等产品的研发生产，至今已有十年以上的产业化经验。在海内外数据中心与算力设备行业的液冷系统总规模超过1GW。

客户遇到的课题

Q1：AI服务器在运行过程中的功耗和温度波动剧烈，要求CDU冷却液分配单元（以下简称CDU）实现相应的智能调节。为测试其在跟踪服务器功耗波动的过程中自身功耗变化，需要掌握CDU的动态能效。
我们的方案：可使用功率测试设备进行有关测试，跟踪设备的瞬态功率变化。
Q2：该型号CDU使用三相220V，50Hz工频供电，工作电流范围为30 A以内，测试其有功功率和能耗的变化速度，且测试精度不低于0.5%。此外，由于需要分析响应速度，该测试对功率的更新和数据保存速率有较高要求。
我们的选型：推荐功率分析仪PW8001搭配输入单元U7001，以及开口型电流传感器CT6843A。HIOKI功率分析仪使用模块化设计，主机配置可根据测量通道数以及精度需求进行自由搭配，满足多样化的测试场景。


功率分析仪PW8001



准确评估功率转换效率。基本精度±0.03％，DC精度±0.05％，分辨率18bit。8个通道可自由搭配2种输入单元 ①来构建适合的测量系统。自动补偿HIOKI电流传感器的相位特性，DC1500 V CAT II/ DC1000 V CAT III（使用输入单元U7001时），测量频率带宽0.1Hz~5MHz，使用最高精度测量时，数据能够保持1ms更新。
①两种输入单元分别是U7001以及U7005，具体参数请至日置官网查询。

电流传感器 CT6843A



可单手操作的开口型电流传感器，额定电流AC/DC 200 A，由测量仪器供电，无需传感器电源（连接HIOKI功率分析仪或存储记录仪时），适用于EV逆变器评估和PV发电PCS评估等测试场景。

客户的实测数据
CDU作为冷却液分配单元，核心功能是实现冷却液的分配和调控，以确保IT设备的稳定运行。测试主要目的是通过测量CDU输入端的三相电压和电流来评估其功率和响应速度。




*液冷服务器的特点是用液体介质直接接触散热部件实现散热，分为直接冷却和间接冷却两种类型。目前直接冷却以浸没式液冷为主，间接冷却以冷板式液冷为主

为了评估CDU的响应速度，需使用较快的数据保存间隔以精准分析CDU在短时间内的功率变化速度，HIOKI功率分析仪PW8001支持最快1 ms的数据更新速率 ②。本次测试设置数据保存间隔为10 ms ③，并使用【自动保存】功能：



不同数据更新速率下的功率波形

②数据更新速率：根据电压/电流波形运算测量值，并设置测量数据的更新周期，1ms、10ms、50ms和200ms四个选项，通常情况下使用50ms。

③数据保存间隔：仪器保存所选择测量项目的间隔时间。可设定为OFF、 以及1 ms至60 min，区间内提供多个选项。需要注意的是，数据保存间隔不能快于数据更新速率。



*上图测试界面仅作为示例展示，非客户端真实测试数据

使用PW8001在获取波形后进一步分析

AI服务器电能品质监控案例衍生

AI服务器冷却系统的要求日益提高
AI服务器运行过程中常常产生剧烈的功耗波动，且如今单机柜功率密度已突破100kW并向150kW迈进，芯片工作时结温会数秒内迅速飙升。传统的定频、定流量制冷模式往往难以迅速提升冷却能力；当任务结束后温度骤降时，又会产生过度冷却的现象。传统制冷设备的这种滞后性导致芯片长期在过温或温度震荡中运行，对芯片性能易产生不良影响，缩短AI服务器的使用寿命。因此，对散热系统的响应速度和智能水平提出了极高要求。

评估数据中心与AI服务器电能品质的必要性
AI芯片高频开关和负载的剧烈波动，会产生大量高次谐波。可能导致电压波形畸变，造成GPU算力出错、训练中断，甚至损坏昂贵的电源单元和UPS设备。若不加以治理，会反向输送到公共电网，影响同一电网上其他用户的用电安全。因此，对AI数据中心进行电能质量测试，是当前行业内一项紧迫且必要的需求。
日置电能质量分析仪支持多点多台部署，协助客户实现多站点的电能质量远程集中持续监控，并精准定位 2~80kHz 高次谐波故障根源。