Differential Power Processing for Ultra-Efficient Data Storage
Differential Power Processing for Ultra-Efficient Data Storage
复制标题
用于超高效数据存储的差分功率处理
DOI：
10.1109/tpel.2020.3022089
复制
发表时间：
2021
影响因子：
6.7
通讯作者：
Chen, Minjie
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang, Ping;Chen, Yenan;Yuan, Jing;Pilawa-Podgurski, Robert C.;Chen, Minjie
本文介绍了采用差分功耗处理（DPP）的超高效数据存储服务器的硬件、软件和功耗协同设计。DPP可以降低功率转换应力，提高效率，增强模块化电力电子系统的功能。大量硬盘驱动器（HDD）的电源输入端串联连接，并通过多绕组Transformer由多端口交流耦合差分功率处理（MAC-DPP）转换器提供支持。研究了多绕组Transformer中多输入多输出功率流的控制方法，同时避免了铁心饱和。设计了一个功率密度为700 W/inpower的10端口MAC-DPP原型，用于支持10个串联堆叠电压域的450 W HDD存储系统。原型在50-HDD服务器测试台上进行了测试，整体系统损耗低于1 W（系统效率为99.77%）。服务器能够在最恶劣的热插拔情况下保持所有50个硬盘的高速阅读和写入操作。在功能齐全的服务器上测试了各种硬件/软件配置和许多云存储技术。实验结果表明，大规模信息系统（CPU/GPU集群、存储体、HDD阵列等）的能效比可以通过软件、硬件和电源协同设计大大提高。
This article presents the hardware, software, and power codesign of an ultra-efficient data storage server with differential power processing (DPP). DPP can reduce the power conversion stress, improve the efficiency, and enhance the functionality of modular power electronics systems. The power inputs of a large number of hard disk drives (HDDs) were connected in series and supported by a multiport ac-coupled differential power processing (MAC-DPP) converter through a multiwinding transformer. Methods for controlling the multi-input multi-output power flow in the multiwinding transformer while avoiding core saturation were investigated. A ten-port MAC-DPP prototype with 700-W/inpower density was built to support a 450-W HDD storage system with ten series-stacked voltage domains. The prototype was tested on a 50-HDD server testbench, and the overall system loss is below 1 W (99.77% system efficiency). The server was able to maintain high-speed reading and writing operation of all 50 HDDs against the worst hot-swapping scenarios. A variety of hardware/software configurations and many cloud storage techniques were tested on the fully functioning server. Experimental results show that the energy efficiency of large-scale information systems (CPU/GPU clusters, memory banks, HDD arrays, etc.) can be greatly improved by software, hardware, and power codesign.
登录
查看更多内容
迈向功率 FPGA：多端口功率转换器的架构、建模和控制
DOI：
10.1109/compel.2018.8460019
发表时间：
2018
期刊：
2018 IEEE 19th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL)
影响因子：
--
作者：
Ping;Minjie Chen
通讯作者：
Minjie Chen
多有源桥变换器中的功率流控制：理论与应用
DOI：
10.1109/apec.2019.8722122
发表时间：
2019
期刊：
2019 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC)
影响因子：
--
作者：
Yenan Chen;Ping;Haoran Li;Minjie Chen
通讯作者：
Minjie Chen
直流系统的差分功率处理
影响因子：
6.7
作者：
P. Shenoy;P. Krein
通讯作者：
P. Krein
适用于数据中心的具有隔离式差分电源转换的串联堆叠供电架构
DOI：
10.1109/tpel.2015.2464805
发表时间：
2016
期刊：
2014 IEEE 36th International Telecommunications Energy Conference (INTELEC)
影响因子：
--
作者：
Enver Candan;Pradeep S. Shenoy;R. Pilawa
通讯作者：
R. Pilawa
模块化多源桥式变换器的功率分配算法和稳态运行分析
影响因子：
7
作者：
L. Ortega;P. Zumel;C. Fernández;Jaime Lñpez;A. Lázaro;A. Barrado
通讯作者：
A. Barrado