2025大赛优秀作品 | 逆变器系统IGBT模块连接可靠性仿真优化及AI技术应用探索

“Ansys 2025 全球仿真大会”仿真应用大赛优秀作品展示

本届仿真应用大赛最终评选出 30 篇 TOP 优秀作品，分别荣获一、二、三等奖及行业最佳实践奖。近 200 位来自汽车、半导体、高科技、能源等行业的仿真精英参赛，他们以前沿思维与创新实践，充分展现了仿真技术的无限潜能。从本期起，我们将陆续为大家分享获奖佳作，带您一同领略仿真赋能创新的非凡力量，希望用户能从中汲取灵感、启迪思路。

作品名称：逆变器系统IGBT模块连接可靠性仿真优化及AI技术应用探索

作者：阳光电源股份有限公司 中央研究院 | 武文杰/时晓蕾/关鹏

关键词：热固耦合，参数化建模，响应面优化，ROM降阶

作者说

Ansys强大的多物理场耦合分析能力，以及和主流建模工具的无缝集成，为工程问题提供了坚实理论支撑与高效求解路径，将传统经验试错模式升级为仿真正向驱动设计，助力企业大幅缩短研发周期；optiSLang的ROM降阶技术，使得不具备编程基础的仿真工程师也能低成本借助AI工具进行仿真提效，大幅降低了智能分析的技术门槛，真正实现了工程效率与专业精度的平衡。

基于PCB板+IGBT模块+散热器总成精细化热-固耦合仿真模型，精准复现整机由于各层结构CTE不同导致的“呼吸效应”热变形

首先通过构建PCB板+IGBT模块+散热器热-固耦合模型，精准复现因CTE差异导致的“呼吸效应”热变形，定位温度循环动载荷致Pin针焊层疲劳失效的原因；通过Creo参数化建模并与Ansys Workbench联合，结合响应面优化Pin针结构参数，寻优时间缩至24h内，优化方案相比于传统结构最高改善幅度达76%；最后利用optiSLang建立ROM降阶模型，实现Pin针拉力毫秒级预测，准确度超99.9%。

挑战/需求

基于遗传算法，利用响应面优化方法对Pin针结构参数进行优化，寻优时间缩短至24h以内，优化方案相比于传统结构最高改善幅度达76%

PIN针作为连接IGBT模块与PCB板的电流导通关键部件，其在温度循环工况下的结构可靠性直接决定光伏逆变器的性能安全与运行稳定性。然而，Pin针结构参数体系复杂，传统手动设计难以实现全局最优解，因此必须依托自动化优化工具开展设计工作。

使用工具

Ansys Workbench, Response Surface Optimization, optiSLang

最终成果

基于Ansys optiSLang软件建立Pin针高保真降阶模型，输出MOP model；实现Pin针拉力预测结果毫秒级输出，预测准确度99.9%以上

1. 在 Creo 环境下完成 Pin 针结构参数化驱动建模，通过 Creo-Workbench Interface 接口，实现 Workbench 对 Creo 尺寸参数的全面调用；
2. 基于遗传算法，利用响应面优化方法对Pin针结构参数进行迭代优化，寻优时间缩短至24h以内，优化方案相比于传统结构最高改善幅度达76%；
3. 基于optiSLang软件建立Pin针高保真降阶模型，输出MOP model；实现Pin针拉力预测结果毫秒级输出，预测准确度99.9%以上。

参赛作品一览

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