IGBT模块电热应力模型

仿真提速180倍

物理模型与神经网络结合，在保持高精度的同时大幅提升IGBT模块电热仿真的计算效率。

卢一平 · Enyao, Xiang · Zhu, Ankang · Gao, Hongyi · 罗皓泽 · 样环 · 赵荣祥

IEEE Open Journal of Power Electronics 2023

参数信息

仿真加速比

180 ×

电热应力评估误差

2.5 %

电压电流应力预测最大误差

1.5 %

开关瞬态误差

5 %

技术优势

仿真提速 180 倍

将物理模型与神经网络模型结合，替代纯物理模型在长时热行为仿真中的大量计算，显著缩短系统级仿真时间。

误差仅 2.5%

电热应力评估结果与 Saber 对比，误差控制在 2.5% 以内，保证了替换仿真工具后的可信度。

应力预测误差 1.5%

实验验证表明，所提模型对电压和电流应力的预测最大误差仅 1.5%，能可靠用于器件级评估。

应用场景

• 功率半导体可靠性评估：快速评估 IGBT 模块长期电热应力，替代耗时的物理仿真。
• 电力电子系统设计：在系统级仿真中集成高精度电热模型，缩短设计迭代周期。
• 电热耦合仿真：同时捕获电瞬态和热长期行为，兼顾仿真精度与速度。
• 变换器设计：在变换器设计阶段快速校核器件应力，预筛选拓扑和参数。