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1 HV(High Voltage Direct Current) + 12V Server Rack System Sept. 18, 2014 Onishi Hiroyuki HV-WG, OCPJ This material includes the information prepared by companies of HV-WG members, CTC Techno- Solutions, NTT Data Intellilink, NTT Facilities, Panasonic & Yutaka Electronics Industry. When referring to the content on this, please consult with each company.

2 OCP-J HV-WG HV((High Voltage Direct Current) とは データセンタにおいて T 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 HV-WG (1) HV + 12Vdc 技術 ソリューションの推進 (2) GUTP(Green University of Tokyo project) IM-WG HV-Gと連携した標準化活動 活動計画 GUTP 及びJC( 計画中 ) との標準化を基本に - OCP OpenRackにHV+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 T 機器 パススルー装置の普及 連絡先 hvdc@opencomputejapan.org

3 背景 Data center Power to MB UPS Generator Power to IT Power to MISC IT equip Cooling Lighting Security Computing Exhibition: Fact-finding 2012 version of a datacenter market and power consumption 電源設備での / 変換 / 変換での損失は 約 20-30% HV T 機器での / 変換 変換での損失は約 30-35% 直流 12V

4 省電力 HV と直流 12V 電源の組み合わせにより 電源効率を 10-20% 改善 100Vac- 200Vac CPU/MEM/HDD 340Vdc- 380Vdc CPU/MEM/HDD

5 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 三相 480V 発電装置 分散型電源 / 受電 インバータ MGT 発電装置 三相 480V / / 蓄電池 蓄電池 / / 単相 単相 120V 24V 防災用照明設備 警報設備 アナログ LED FAN -48V PFC 整流器 単相 120V 単相 120V 照明 単相 120V INV. INV. モータ モータ 空調設備 48V 単相 120V ファン ポンプ アナログ LED FAN デジタル メモリ AS マイクロプロセッサ 絶縁型 非絶縁型 PFC 整流器蓄電池 / / 蓄電池 UPS / Serer サーバー 非絶縁型 デジタル メモリ AS マイクロプロセッサ 通信用装置 電源 データコム装置 ( 注 ) は 切替盤 開閉器 遮断器 分電盤等を含む 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

6 ヴァージニア工科大学での HV 採用 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 通信用電源 データセンタ 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 0 系 HV アナログ LED デジタル メモリ AS 0.8V マイクロプロセッサ FAN 12V 分散型電源蓄電池 1F フロア用給電 3V 通信装置 2F フロア用給電 200V バス 照明 双方向 非常用設備 警報設備など 200V バス 商用系統 双方向 / INV. モータ MGT / 空調 ファン ポンプ 48V バス 12V 3V サーバー サーバー 電源用変換器 データコム装置 アナログ LED デジタル メモリ AS マイクロプロセッサ FAN 記号凡例 給電用変換器 1 系 HV 負荷用変換器 INV. アナログ LED FAN 照明 モータ 空調 ファン ポンプ 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

7 HV の普及 2009 年 2014 年

8 HV 基本構成 サーバーラック PS RK 265Vac HV 340Vdc 340V - 12V 12V Server 12V Server Δ 結線 3 相交流 3 phase Delta Connection 停電時 340V - 48V 12V Server 48V Server 48V Server 位相 30 Y 結線 3 相交流 3 phase Star Connection Battery 6 相整流 340V / 340V - 48V Server Server Server バッテリ電圧 288V Server

9 dc(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 アーク対策 電圧変動対策 中点アース 直流 12V T 省電 安全技術 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 ) T 機器に電源搭載不要 高信頼性 直流化の将来 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

10 高信頼性 簡素な構成 = 少部品点数 少故障点 故障点故障点故障点 入力 UPS バッテリ スイッチ Failure 故障点 Point マザーボード ITE ( Server ) HV + 12V 入力 パススルー マザーボード バッテリ HV 12V ITE ( Server ) N+1 冗長構成による電圧揺らぎ無し 無瞬断 N+1 冗長構成による電圧揺らぎ無し 無瞬断

11 アーク

12 : (video) ~ PS Rack 340V HV PDU 340V HV 12V T 機器 (12V) CPU Memory HDD Battery : :

13 アーク抑制回路 13

14 安全性 (HV 用コンセント ) 感電 Power Source Terminal Pin T Equipment Socket-Outlet Plug スイッチ アーク ロック

15 Openrack での HV 検証 2014 年 9 月 -12 月 CTC TSC( 東京九段 ) ラック搭載リチウムイオン電池についても計画中 HV Power Source HV cabinet Controller, Rectifier, Battery) OCP TSC (UPS) dc12v OCP Servers to converter LiB ΔY Transformer 10kW dc12v OCP Servers 6φ HV HVto converter

16 実証実験 効率性 HV+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 95.0 % 効率 較 90.0 % 9.0% 8.4% 85.0 % 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 ( % )

17 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 , Chiyoda, TOKYO 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 HV 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

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