В yii2 связь не сможет произойти, если обе модели не имеют первичного ключа. Поэтому только через создание свойства основной модели.
UPDATE
Можно у основной модели написать сеттер setChildren и через него записывать в приватное свойство $childrenRelation основной модели. В afterSave просто через метод link() связать модели. Тогда в контроллере для Вас всё должно выглядеть также просто, как и в yii1, просто $model->children = new Childrens();.
