浅谈采埃孚的IGBT功率器件数字孪生技术

写在前面的话

这个世界是由无生命的山川海洋、有生命的动植物和人类组成。人类利用智力和实践发现规律，发明产品，改变世界。

从规律性来说，这个世界由不受人为因素控制的自然规律和描述人类社会运行的哲学、经济学、社会学等各种规律组成。各行各业的学术专家们辛勤劳动获得很多成果，也发明了许多理论、定理和规律。

判断这些理论和规律的正确与错误，哲学家、数学家和政治家们分别提出了三种方法：

第一位就是波普尔。也是上周公号中提到的Hayek在伦敦政经的同事。他提出了悬为明镜的证伪主义。他认为科学与非科学的划界标准是经验证伪原则。证伪主义强调的科学方法是猜测/反驳方法或试错法。任何科学理论都是试探地被提出，然后加以检验。如果检验的结果表明这个理论是错误的，这个理论就要被放弃，为新的理论所代替。试探性理论总有可能是错的，在科学中应该贯彻批判的精神，通过批判性的讨论和研究，人们认识到这些错误，从错误中吸取教训，推动科学发展。

第二位是一群数学家。看到波普尔的假设和检验，数学家们笑了。

请看这个非常著名的探索未知的例子：

假设你是一个酋长，管辖着不同的岛屿，你需要访问不同的岛屿视察民情，且要保证访问岛屿的次数与该岛的人口数成正比。问题是没办法同时知道所有岛屿的人口数，只能知道目前所在岛屿及最靠近的2个岛屿的人口数。这时，你有三种选择：留在当前岛屿；去左边的岛屿；去右边的岛屿。该如何决策呢？

1953年参与曼哈顿计划的Nicholas Metropolis提出了后世以他本人命名的算法，后世统称为MCMC（蒙特卡洛马尔可夫链）算法，顺利解决了这个问题。

 第三位则是一位著名政治家。他从来不太喜欢讲哲学，也几乎不太熟悉数学，但是他以摸着石头过河以及黑猫白猫理论知名。他的这些理论和著名的真理实践原则一样，都贯彻了一个完全符合MCMC方法的基本原则：先跨出一步，然后进行判断，基于规则进行下一步。

是的，你没有看错！广安先生的正确之处不仅仅是在于他采取了正确的措施，更加重要的是他确立了行为和行事的方法和准则。

    他采纳了Popper的建议，避免了Hayek指出的错路，使用了Metropolis提出的方法，做出了震惊世界的成就。

英雄所见略同，不过如此！

数字孪生概要

此前的公众号针对数字孪生的一般方法做了阐述，本文列举了数字孪生在电驱动系统中的应用，作者是采埃孚公司。

复杂系统建模

ROM降阶建模

功率器件降阶模型

结论

该方法创建了基于Ansys Twin Builder软件的热降阶模型，并和CFD的3D热仿真进行了对比。简化的ROM降阶模型在所有的计算结果中都获得了可接受的误差范围，ROM模型计算非常耗时极低（以秒为单位）。未来可以将降阶模型集成到其他复杂系统模型中，也可以将该方法应用于其他组件。

编辑：黄飞