HVDC(High Voltage Direct Current) + 12V Server Rack System Sept. 18, 2014 Onishi Hiroyuki HVDC-WG, OCPJ This material includes the information prepared by companies of HVDC-WG members, CTC TechnoSolutions, NTT Data Intellilink, NTT Facilities, Panasonic & Yutaka Electronics Industry. When referring to the content on this, please consult with each company. Compute Project OCP-J HVDC-WG HVDC((High Voltage Direct Current)とは、データセンタにおいてICT機器に供給する電源損 失を低減し、信頼性を向上する技術です HVDC-WG (1) HVDC + 12Vdc技術、ソリューションの推進 (2) GUTP(Green University of Tokyo project) DCIM-WG HVDC-SWGと連携した標準化活 動 活動計画 GUTP及びJDCC(計画中)との標準化を基本に - OCP OpenRackにHVDC+12Vdcを供給する実証試験 - ラック搭載、サーバー内搭載による分散バッテリ方式の検討 - 直流12V ICT機器、パススルー装置の普及 連絡先 hvdc@opencomputejapan.org Compute Project 背景 Data center Power to DC MB UPS Generator Power to IT Power to MISC IT equip Computing Cooling Lighting Security Exhibition: Fact-finding 2012 version of a datacenter market and power consumption 電源設備でのAC/DC変換、 DC/AC変換での損失は、 約 20-30% ⇒ HVDC ICT機器でのAC/DC変換 DC/DC変換での損失は 約 30-35% ⇒ 直流12V Compute Project 省電力 HVDCと直流12V電源の組み合わせにより、電源効率を10-20%改善 100Vac200Vac CPU/MEM/HDD 340Vdc380Vdc CPU/MEM/HDD Compute Project ヴァージニア工科大学 •非効率で無駄が多い •信頼性も低い •高価なシステム 受電 発電装置 変圧器 分散型電源 DC/AC 発電装置 変圧器 SW SW SW インバータ MGT AC 三相480V 変圧器 変圧器 SW SW AC/DC AC/DC 蓄電池 蓄電池 DC/AC DC/AC 変圧器 変圧器 SW SW AC 単相 24V AC 単相 120V 防災用照明設備 AC 三相480V SW AC 単相 120V INV. INV. モータ モータ AC 単相 120V SW 空調設備 照明 変圧器 変圧器 ファン・ポンプ 警報設備 アナログ DC -48V アナログ IC LED PFC 整流器 DC/DC FAN デジタル IC メモリ ASIC マイクロ プロセッサ SW PFC 整流器 絶縁型 DC/DC AC 単相 120V AC/DC AC 単相 120V DC/AC IC DC 48V LED DC/DC デジタル AC/DC IC メモリ ASIC 蓄電池 SW 蓄電池 非絶縁型 DC/DC 通信用装置・電源 (注)SWは、切替盤、開閉器、遮断器、分電盤等を含む FAN UPS Serer サーバー 非絶縁型 DC/DC マイクロ プロセッサ データコム装置 出典:バージニア工科大学、パワーエレクトロニクスセンタ資料を元に一部加工 Compute Project ヴァージニア工科大学でのHVDC採用 商用系統 発電、変換、蓄積、給電、実装、制御など、データセ ンタは将来、必要とされる技術が全て含まれている。 分散型電源 蓄電池 DC/DC 双方向 AC/DC 電源用 変換器 AC/DC 給電用 変換器 負荷用 変換器 SW DC/DC DC 200Vバス DC 12V アナログ DC/DC アナログ IC DC/DC INV. LED IC LED DC 12V 1系 HVDC 将来の応用 ⇒ ・ハイブリッド車 ・航空用 ・船舶用 ・代替電源 ・分散型発電 ・その他システム MGT SW 1Fフロア用給電 SW 0系 HVDC 通信用電源 ⇒データセンタ 双方向 DC/DC 記号凡例 デジタル IC メモリ ASIC DC マイクロ 0.8V プロセッサ IC モータ 照明 デジタル 空調、ファン、ポンプ DC/DC DC/DC DC 3V DC 3V DC/DC DC 48Vバス メモリ ASIC マイクロ プロセッサ サーバー FAN FAN 通信装置 データコム装置 2Fフロア用給電 SW サーバー 非常用設備、警報設備など DC/DC SW DC 200Vバス INV. 照明 アナログ モータ IC LED FAN DC/DC 空調、ファン、ポンプ DC/DC DC 48Vバス サーバー サーバー 出典:バージニア工科大学、パワーエレクトロニクスセンタ資料を元に一部加工 Compute Project HVDCの普及 2009年 2014年 Compute Project HVDC基本構成 サーバーラック 変圧器 PS RACK HVDC 340Vdc AC DC/DC 340V - 12V 265Vac DC/DC 340V - 48V 3相交流 位相 30° 3 phase Y結線 Star Connection 3相交流 12V Server 12V Server 停電時 3 phase Δ結線 Delta Connection 12V Server 48V Server 48V Server 48V Server Battery 6相整流 DC340V バッテリ電圧 DC288V DC/AC 340V - AC AC Server AC Server AC Server Compute Project dcDC(direct current Data Center) 90%以上の電源効率 ラック搭載集中電源の需要に応 じた増設 省スペース 簡素な構成 電源断を伴わない保守、増設 停電時にも切替不要 少部品点数 (電解コンデンサ、ファン不要) ICT機器に電源搭載不要 高信頼性 省電⼒ 直流化の将来 安全技術 アーク対策 電圧変動対策 中点アース 直流12V ICT 太陽光発電 燃料電池 超電導直流送電 LED (故障表示) LED可視光通信 Compute Project 高信頼性 簡素な構成 =少部品点数、少故障点 故障点 故障点 AC 入力 AC DC DC 故障点 AC Failure 故障点 Point スイッチ UPS AC DC AC DC マザー ボード AC ITE ( Server ) バッテリ HVDC + DC12V AC 入力 AC DC DC バッテリ N+1冗長構成による 電圧揺らぎ無し、 無瞬断 DC HVDC パススルー マザー ボード DC12V ITE ( Server ) N+1冗長構成による 電圧揺らぎ無し、 無瞬断 Compute Project アーク Compute Project 安全技術 主要技術: アーク抑制回路(video) コンセント AC ~ AC DC サーバー ラック PDU PS Rack DC340V HVDC DC340V HVDC DC ICT機器(DC12V) DC12V マザーボード CPU Memory HDD Battery 主要技術: 中点アース 冗長化集 中電源 主要技術: バスバー Compute Project アーク抑制回路 13 Compute Project 安全性 (HVDC用コンセント) 感電 Terminal Power Source Pin ICT Equipment Plug Socket-Outlet スイッチ アーク ロック Compute Project OpenrackでのHVDC検証 2014年9月-12月 CTC TSC(東京九段) OCP Openrack @CTC TSC ラック搭載リチウムイオン電池についても計画中 dc12V OCP Servers HVDC Power Source HVDC cabinet Controller, Rectifier, Battery) AC(UPS) ACtoDC converter LiB ΔY Transformer 10kW dc12V OCP Servers HVDC AC⼊⼒ HVDCtoDC converter 6φ AC Compute Project 実証実験 効率性 HVDC+12Vdc vs 200Vac 安全性 感電 中点アース、漏電検知器 アーク対策 信頼性 停電時などのトラブル対応 保守性 (整流装置, PSU) 効率⽐較 効率 95.0 % 90.0 % 9.0% 85.0 % 8.4% 18.0% 80.0 % 75.0 % 70.0 % 65.0 % 60.0 % 12.5% 25.0% 37.5% 50.0% 62.5% 75.0% 87.5% 100.0% 負荷率 ( % ) Compute Project Sept. 19, 2014 Lab Tour Time Round 1 14:00 pm - 15:10 pm Round 2 15:30 pm - 16:40 pm Place CTC TSC(Technical Solution Center) Kurita-Kudan bldg., Fujimi 1-11-5, Chiyoda, TOKYO http://www.ctc-g.co.jp/about/corporate/access/tsc_kudan.html Agenda - Round 1(Round 2) 14:00 pm(15:30pm) welcome - Onishi, NTT Comware 14:10 - 14:30(15:40 - 16:00) TSC overview - Koizumi-san, CTC HVDC trial Overview - Mura-san, NTT Data Intellink 14:30 - 15:00(16:00 - 16:30) Lab tour & demonstaration - Thakur-san & Koizumi-san, CTC - Mura-san, NTT Data Intellink 15:00 - 15:10(16:30 - 16:40) Wrap Up Compute Project
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