Auteur Sujet: Courant continu dans les datacenters (Lu 86749 fois)

Leon · « **Réponse #96 le:** **Hier** à 17:37:07 »

Citation de: dr191 le Hier à 17:15:30

Je sais que le courant continu ne se transport pas efficacement sur une grande longueur:

C'est tout le contraire en fait: le courant continu se transporte beaucoup plus facilement que le courant alternatif, sur de longues distances. C'est pour ça qu'on fait des transmissions très longue distance (milliers de km) en 800kV (800 000V) courant continu.
En Alternatif, tu dois vaincre l'effet capacitif des lignes électriques, qui "s'oppose" aux variations de tension.
C'est très critique avec les lignes souterraines, et sous les mers, qui sont très capacitives, où on utilise très souvent du courant continu.

Si tu penses ça à cause du 48V-DC massivement utilisé dans les télécom, alors c'est un problème de tension.
Les pertes cuivre dans une ligne de transmission sont proportionnelles à l'inverse du carré de la tension.
Autrement dit, la section de cuivre de tes conducteurs doit être proportionnelle à l'inverse du carré de la tension, à puissance transportée identique, à perte équivalente et longueur équivalente.
Autrement dit, entre du 48V-DC et du 240V-AC, il faut 5²=25 fois plus de cuivre en 48V.
Et il faut (800V/240V)² = 11 fois moins de cuivre en 800V-DC qu'en 240V-AC.

Sachant ça, quels sont les avantages du courant alternatif?
- tu peux changer de tension "facilement" avec un simple transformateur "passif", c'est la base d'un réseau de transport d'électricité (240V, 20kV, 90kV, 200kV, 400kV).
- le fait que la tension instantanée passe par zéro volt 100fois par seconde c'est très pratique pour interrompre plus facilement le courant, soit avec un contacteur/relais mécanique, soit avec des transistor de puissance

Citation de: dr191 le Hier à 17:15:30

Citation de: Leon le Hier à 16:00:05
- les réseaux Direct-Current 800V restent évidemment en local, impossible de les partager entre les usages, impossible de "tirer des câbles". Pour les chargeurs de véhicule électrique 200/300kW, capable de faire du 800V, le 800VDC (ou 400VDC ou 300VDC) est local, entre le chargeur et le véhicule. Il n'est évidemment pas partagé avec le chargeur d'à côté localisé à 4 mètres de distance.
Je sais que le courant continu ne se transport pas efficacement sur une grande longueur:
4m c'est déjà trop long pour du DC ?
Ou que c'est plus maitrisé de faire du AC ( aspect légal, savoir faire technique des installateurs , matériel notamment de sécurité ... ), dans un environnment grand public type un parking ?

En fait, j'ai pas été clair, désolé.
Le 800VDC entre une borne de recharge et ta voiture ne sera pas le même qu'avec le voiture voisine. Parce que les voitures n'ont pas le même niveau de charge, les mêmes caractéristiques de batteries, C'est ça que je voulais dire.
Est-ce que dans un ensemble de bornes de recharge 200/300kW il y a un "bus bar courant continu HV" commun, j'avoue que je ne sais pas.

Leon.

acut3 · « **Réponse #97 le:** **Hier** à 17:51:23 »

J'ai trouvé cette carte qui montre le réseau électrique mondial : https://openinframap.org/#6.01/46.693/1.991

On y voit les lignes à courant continu (HVDC) en violet foncé. On voit que les lignes sous-marines et les lignes enterrées (par exemple la Liaison électrique Savoie Piemont qui suit la vallée de la Maurienne, 320kV) sont en courant continu.

alain_p · « **Réponse #98 le:** **Hier** à 18:18:57 »

Avec des racks dans les datacenters IA annoncés à 1 MW, évidemment que le problème d'amener la puissance et donc l'intensité nécessaire dans le rack se pose. Donc augmentation de la tension, pour diminuer l'intensité nécessaire, et éventuellement passage en courant continu qui permettra de diminuer un petit peu le diamètre des câbles, le poids du cuivre, et l'échauffement des conducteurs... Plus donc les étages de conversion continu/alternatif, et leurs pertes, évités. Et le cuivre est relativement cher et une ressource pas toujours facile à trouver en grande quantité...

Mais cela demande toute une nouvelle conception des équipements électriques, et leur disponibilité. Avec les véhicules électriques qui utilisent déjà cette tension en courant continu, cela permet d'utiliser les mêmes développements, et d'avoir plus de composants disponibles.

dr191 · « **Réponse #99 le:** **Hier** à 18:24:11 »

Citation de: Leon le Hier à 17:37:07

En fait, j'ai pas été clair, désolé.

C'est plus que mes cours d'électricité sont disons ... très lointain.
Merci pour ces explications.

Leon · « **Réponse #100 le:** **Hier** à 19:07:06 »

Citation de: alain_p le Hier à 18:18:57

Mais cela demande toute une nouvelle conception des équipements électriques, et leur disponibilité. Avec les véhicules électriques qui utilisent déjà cette tension en courant continu, cela permet d'utiliser les mêmes développements, et d'avoir plus de composants disponibles.

Précision importante: la plupart des véhicules électriques compatible recharge 800V ont une électronique de puissance interne à 400V, donc avec quasi aucun composant électronique compatible 800V. Pendant la recharge 800V, ces véhicule réagencent leur batterie (de 2 éléments parallèle à 2 éléments série) avec l'aide de contacteurs.

Par contre, ça ne change pas le fond : on a des développement d'électronique de puissance 800V pour les bornes, et oui, l'électronique d'une borne peut très bien utiliser des composants électronique de puissance similaires ou identiques à un redresseur 800V-DC de datacenter.

Une question que je me pose, je vais fouiller...
Si le 800VDC des datacenters IA est implémenté en "split phase", donc 2x400V, est-ce que ça serait compatible des serveurs 380VDC déjà développés?
Ca pourrait être l'occasion de booster aussi l'essor du 380VDC dans des datacenters "non IA".

Leon.

simon · « **Réponse #101 le:** **Aujourd'hui** à 17:21:54 »

Citation de: Leon le Hier à 19:07:06

Précision importante: la plupart des véhicules électriques compatible recharge 800V ont une électronique de puissance interne à 400V, donc avec quasi aucun composant électronique compatible 800V. Pendant la recharge 800V, ces véhicule réagencent leur batterie (de 2 éléments parallèle à 2 éléments série) avec l'aide de contacteurs.

OK, j'ignorais ca. Donc 400V en entrée d'inverter moteur, mais 800V sur le port de charge. Ca a du sens: le 800V n'est intéressant que pour la recharge rapide.
Sur archi 400V, une accélération à 60kW, c'est moins de 200A (avec pertes, auxiliaires et une tension batterie de ~360V). Vu que cette puissance n'est soutenue que quelques dizaines de secondes max, les sections de câble dépassent rarement les 50mm2.

Citation de: Leon le Hier à 19:07:06

on a des développement d'électronique de puissance 800V pour les bornes

Oui, quasiment toutes les bornes >300kW savent faire du 800V si je ne m'abuse.
En tout cas, les modules que j'ai à côté de moi sont très bons marché. 40kW. Tu rentres en 400V, tu sors à la tension que tu veux jusqu'à 1050V DC. Et ils sont bidirectionnels, aussi.

Citation de: Leon le Hier à 19:07:06

Si le 800VDC des datacenters IA est implémenté en "split phase", donc 2x400V, est-ce que ça serait compatible des serveurs 380VDC déjà développés?

Il te faut un point milieu, donc un conducteur supplémentaire qui va transporter le déséquilibre de courant entre les 2 branches 400V.
À mon sens ca ne vaut pas le coup car c'est la distrib qui est très chère (câbles, busbars, disjoncteurs/fusibles, etc.), et au vu des puissances en jeu l'électronique de puissance est très probablement SiC/GaN, qui tient 1000V sans souci.

EDIT: maintenant que j'y pense, les niveaux de puissance par rack sont tellement plus élevés que pour un DC classique "dense" que les archis OpenCompute ne me semblent pas utilisables...
https://ocp-all.groups.io/g/OCP-RackandPower/attachment/883/1/OCP%20Internal%20100kW%20Power%20shelf.pdf
Ils font d'ailleurs ce que tu proposes : +- 400V avec un point milieu + une terre en entrée de rack, donc 4 conducteurs. Un DC/DC abaisse ce 800V en 50V en haut du rack, puis le 50V est distribué aux unités de compute. 100kW max par rack, donc quasiment un ordre de grandeur de moins que ce qu'on fait avec des chips IA? Ou je me trompe ? Je ne suis pas trop ce domaine...

Citation de: Leon le Hier à 17:37:07

Est-ce que dans un ensemble de bornes de recharge 200/300kW il y a un "bus bar courant continu HV" commun, j'avoue que je ne sais pas.

Oui, c'est plus ou moins le cas sur les bornes à 2 pistolets : tu as plusieurs modules de ~40-60kW avec 2 sets de contacteurs pour aller sur 2 busbars. Chacun de ces busbars sort sur un pistolet.
La puissance totale disponible se répartit entre les 2 pistolets, et un module peut être migré d'un busbar à l'autre si le besoin se présente (cas où une voiture est en fin de charge et l'autre mi-charge par exemple). Par contre, un module n'est couplé qu'à un seul busbar/pistolet à la fois.

Leon · « **Réponse #102 le:** **Aujourd'hui** à 18:23:21 »

Citation de: simon le Aujourd'hui à 17:21:54

[à propos du +/-400V symétique]
Il te faut un point milieu, donc un conducteur supplémentaire qui va transporter le déséquilibre de courant entre les 2 branches 400V.
À mon sens ca ne vaut pas le coup car c'est la distrib qui est très chère (câbles, busbars, disjoncteurs/fusibles, etc.), et au vu des puissances en jeu l'électronique de puissance est très probablement SiC/GaN, qui tient 1000V sans souci.

EDIT: maintenant que j'y pense, les niveaux de puissance par rack sont tellement plus élevés que pour un DC classique "dense" que les archis OpenCompute ne me semblent pas utilisables...
https://ocp-all.groups.io/g/OCP-RackandPower/attachment/883/1/OCP%20Internal%20100kW%20Power%20shelf.pdf
Ils font d'ailleurs ce que tu proposes : +- 400V avec un point milieu + une terre en entrée de rack, donc 4 conducteurs. Un DC/DC abaisse ce 800V en 50V en haut du rack, puis le 50V est distribué aux unités de compute. 100kW max par rack, donc quasiment un ordre de grandeur de moins que ce qu'on fait avec des chips IA? Ou je me trompe ? Je ne suis pas trop ce domaine...

Il y a plusieurs avantages à faire du +/-400V symétrique, similaire au "split phase" américain 2x120V.

- 1) la tension est "moins dangereuse" si le 0V est référencé "autour" de la tension terre. 400V maxi.

- 2) tu pourrait faire cohabiter, avec un même réseau de distribution électrique interne au datacenter, des équipements 800V très puissants (gros serveurs GPU de plusieurs dizaines de kW chacun) et des serveurs plus classiques (~1kW chacun). Comme dans les maisons américaines avec des équipements 120V et 240V.

- 3) comme dans un système triphasé ou split-phase, tu peux réduire très fortement la section du conducteur de Neutre. En nominal, en temps normal, tes deux "phases" sont volontairement équilibrées (1 serveur 400V sur deux sur une phase différente), et aucun courant dans le conducteur de neutre, aucune chute de tension dans le conducteur de neutre. Tu te manges des pertes uniquement en cas de situation transitoire, ou anormale, ou de défaillance. Tu as juste besoin de dimensionner ton conducteur pour que ça ne crame pas, tu ne le dimensionnes pas en fonction des pertes.

Leon.

simon · « **Réponse #103 le:** **Aujourd'hui** à 19:40:12 »

Oui, je suis en phase avec tout ce que tu dis. Hormis le dimensionnement du point neutre : tu ne peux optimiser comme cela que si tes deux branches sont très bien équilibrées, ce qui n'est pas trivial avec des workloads IT. Certains serveurs/GPUs vont tourner et d'autres non, donc à moins que tu n'optimise spécifiquement pour cela, tu risques fort d'avoir un gros déséquilibre de conso.
En 400V tri, c'est plus facile: on équilibre les phases en répartissant les charges monophasées entre les 3 phases, et les charges triphasées sont normalement plutôt équilibrées.

Leon · « **Réponse #104 le:** **Aujourd'hui** à 19:48:47 »

Citation de: simon le Aujourd'hui à 19:40:12

En 400V tri, c'est plus facile: on équilibre les phases en répartissant les charges monophasées entre les 3 phases, et les charges triphasées sont normalement plutôt équilibrées.

Je ne suis pas d'accord avec ça.
Je ne vois pas de différence fondamentale, en terme de dimensionnement du neutre, entre
- un système triphasé, avec un mélange de charges triphasées, et de charges monophasées réparties intelligemment
- un système split-phase 2x120V, avec un mélange de charges 240V, et de charges 120V réparties intelligemment
- un système DC +/-400V, avec un mélange de charges 800V, et de charges 400V réparties intelligemment.

Leon.

simon · « **Réponse #105 le:** **Aujourd'hui** à 20:16:01 »

Ah oui, ok, dans ce cas je te rejoins. Je pensais que tu parlais de charges 400V DC uniquement. Si tu mets le plus gros des charges en 800V entre les deux poles, ce que tu dis est vrai, mais que gagnes tu ?
On a un système principalement en 800V qui requiert :
- des fusibles, contacteurs, sectionneurs, etc. qui doivent pouvoir tenir 800V,
- des conducteurs qui tiennent le 800V,
- du 800V partout, donc dangereux partout.

Les archis OpenCompute sont déjà 800V (c.f. le lien que j'ai mis ci dessus) :
- +/- 400V + neutre + terre qui arrivent dans chaque rack,
- des alims qui prennent le +/- 800V (ou un pôle et le neutre éventuellement?) pour sortir du 50V DC,
- un busbar 50V DC en fond de panier sur lequel les serveurs viennent se brancher.

Je peux voir un avantage si tu as des charges *existantes* qui ne prennent que du 400V. Sinon, autant tout faire en 800V, les convertisseurs ne seront pas plus chers et tu gagnes sur les sections de câble.

Si c'est pour diminuer la tension terre<>pole (aspect sécurité), pas besoin de conducteur de neutre : il suffit de centrer les deux pôles autour de la terre à la source, avec des résistances ou autre. Mais généralement, les bus DC sont flottants (comme dans OpenCompute où on a un conducteur de neutre et un conducteur de terre séparé, flottants l'un par rapport à l'autre).
Et on ne change pas de domaine de tension en termes de réglementation (CAT III 1000V DC, BT).