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絕緣柵雙極性晶體管模塊（IGBT模塊）因其能夠承受高電壓、導通強電流，同時快速切換兩種模式，成為大功率系統的熱門選擇。 該模塊由多個安裝在銅底板頂部的IGBT芯片組成，底部配有散熱器。在模塊中，電流因電阻損耗而產生熱量，這也被稱為焦耳熱。雖然散熱器以相對恒定的速率散熱，但模塊的開關以及隨后電流密度和熱源的增減會導致模塊以循環的方式加熱和冷卻。

基于PCB板+IGBT模塊+散熱器總成精細化熱-固耦合仿真模型，精準復現整機由于各層結構CTE不同導致的“呼吸效應”熱變形首先通過構建PCB板+IGBT模塊+散熱器熱-固耦合模型，精準復現因CTE差異導致的“呼吸效應”熱變形，定位溫度循環動載荷致Pin針焊層疲勞失效的原因；通過Creo參數化建模并與Ansys Workbench聯合，結合響應面優化Pin針結構參數，尋優時間縮至24h內

電驅動系統EMI/EMC· 重要性· 技術難題· ANSYS解決方案· ANSYS解決方案的典型應用----線纜選型和寄生參數提取----線纜電磁輻射分析與布局優化----電磁設備傳導及輻射特性分析----PCB控制板的電磁干擾分析----機箱機柜屏蔽效能分析----系統電磁環境對醫療設備的干擾----系統設備布局和電磁隔離度分析7.

如下圖所示，不對稱結構雙面散熱IGBT功率模塊的三維模型和單面散熱IGBT功率模塊的三維模型。利用ANSYS有限元軟件和傳熱理論對不同結構的IGBT功率模塊進行了仿真分析，IGBT模塊在穩態下運行的溫度場分布如下圖所示。總體而言，IGBT模塊的內部溫度分布不均勻，因為IGBT模塊中材料的熱導率不同，并且受到熱耦合的影響，尤其是在芯片區域。

挑戰/需求IGBT廣泛應用于軌道交通等高可靠性領域，其封裝熱應力引發的失效多發生在連接部位。本文針對高速動車IGBT真實工況，基于Ansys工具，采用多物理場仿真研究主端子連接結構可靠性，重點分析連接層孔洞與厚度的影響，并通過功率循環試驗驗證結果。

文獻［4］基于ANSYS二次開發技術對汽車功率模塊在熱循環條件下的失效問題進行了模擬分析。文獻［5］采用ANSYS分析了IGBT模塊的封裝熱應力，并討論了熱應力與分層率之間的關系。以上工作只考慮了多層堆疊結構的層厚對模塊熱應力的影響，尚未涉及各層的選材和焊接順序。多層堆疊模塊的內部熱應力、熱變形與模塊內各層選材、結構形式、焊料選用、裝聯順序密切相關。

針對國內外 IGBT 封裝設計的技術需求，Ansys 提出了全面的設計解決方案，高效解決 IGBT 封裝設計所面臨的、多物理域耦合設計和高精度器件與電路、系統設計問題。本次線上研討會主題為 IGBT 關鍵仿真技術及應用方案，這些全方位的仿真與設計功能將在本次研討會中詳細的介紹與探討。

技術鄰：在光伏逆變器IGBT模塊的連接可靠性仿真中，您和團隊遇到的最大技術挑戰是什么？Ansys的哪些功能幫助您突破了這些瓶頸？武文杰：最大的挑戰來自于IGBT模塊中Pin針結構的復雜性優化。Pin針自身的設計變量非常多，例如三個折彎的角度、兩個折彎的圓角、以及厚度和寬度等尺寸。這些變量的組合數量巨大，幾乎無法通過手動更改來進行有效的優化設計，這成為了我們當時最大的瓶頸。

點擊立即報名 8/6 | 功率模組特征建模的原理與新功能應用講師簡介：李旭 | Ansys 高級應用工程師黃詩萌 | Ansys 高級應用工程師主題簡介：本次演講將圍繞Simplorer中功率器件特征化建模的原理與新功能應用展開，重點介紹如何基于器件數據手冊、測試曲線及損耗特性，建立兼顧精度與效率的IGBT、SiC MOSFET等功率器件模型

光伏集熱器通過將太陽能電池與吸熱器耦合，主動將電池中的多余熱量轉移到傳熱流體上 ? 使用Ansys CFD仿真非對稱復合拋物面聚光器 (CPC)，分析了低聚光PVT太陽能集熱器中電池的工作溫度 逆變器仿真 ? 半導體器件電氣仿真 ? Simplorer自帶精確IGBT模型

四大核心挑戰： "三電"系統效率：電機、電控、電池的協同優化 電池熱管理：熱失控風險預測與預防 ADAS驗證：自動駕駛算法的安全性與可靠性 功能安全（ISO 26262） ：滿足嚴苛的國際安全標準NO.1 SaberRD關于電力電子方向的新功能介紹 核心價值：IGBT/MOSFET等特征化建模更新，測試自動化更新；SaberRD

以EV/HEV電驅動系統為例：牽引電機高速運行，大功率IGBT以幾十KHz頻率開關所導致的各種高低頻電磁干擾將直接影響各種控制信號檢測和傳導；線纜、IGBT、母排、PCB關鍵路徑走線等寄生參數也會直接影響各種功率和控制信號的傳導；PCB控制板級信號串擾和電磁輻射干擾；各種車載電磁設備分布在有限的車體空間內，相互之間也存在電磁干擾，影響設備的性能；車載各種高低頻感應、輻射和傳導干擾不僅會影響電磁設備的性能

ANSYS可以提供可靠多樣及準確的熱測試技術，提前再設計上解決問題，減少測試與實驗的次數，設計、仿真方案統一性強，減少測試與設計的思路不統一造成的不斷往復迭代的問題。ANSYS電子散熱仿真解決方案的主要應用軟件是ANSYS ICEPAK，能夠滿足快速迭代的需求。

???武文杰 | 陽光電源股份有限公司 熱安全組仿真主管作品名稱：逆變器系統IGBT模塊連接可靠性仿真優化及AI技術應用探索 作品簡介：基于PCB板+IGBT模塊+散熱器總成精細化熱-固耦合仿真模型，精準復現整機由于各層結構CTE不同導致的“呼吸效應”熱變形，定位溫度循環引起的動載荷變化是導致Pin針焊層疲勞失效的根本原因；隨后將Pin

IGBT/MOSFET等特征化建模更新3. 測試自動化更新4.

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對于異形復雜流道結構的水冷板，無法在Icepak界面中進行創建完成，只能通過Ansys workbench中的SCDM或DesignModeler對外部三維軟件導進來的中間格式模型進行二次處理，使其稱為能夠被Icepal識別的幾何體，然后在進行Icepak進行流體和熱仿真計算。本教材以風電變流器IGBT水冷板作為案例，進行逐步講解。

Ansys 2022版本在信號完整性、電源完整性和電子散熱應用領域持續增強。主要體現在SIwave AC求解器支持非均勻溫度分布影響，成為業界第一個能考慮溫度分布影響的SYZ參數提取、TDR阻抗和串擾掃描等交流分析工具。HFSS Region功能進一步增強，在AEDT 3D Layout環境中可完全自動生成。

Innomotics使用Ansys仿真工具生成熱訓練數據，并創建降階模型（ROM），以準確快速地表示功率單元中的物理特性他說：“我們通過Ansys ROM技術，包括線性時不變（LTI）和線性參數變化（LPV），來創建數字孿生。該數字孿生可以高速運行，從而提供大量關鍵參數，例如功率單元中使用的絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的內部溫度。