CN112997183A - 确定电气部件的电气连接的三维布局的方法 - Google Patents

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Abstract

为了确定电气部件的电气连接的三维布局，处理器执行路径优化例程(43)，以确定电气部件的多个电气连接的三维布线。执行冲突管理(44)，以生成多个电气连接的无冲突的三维布线。

Description

确定电气部件的电气连接的三维布局的方法
技术领域
本发明涉及确定电气部件的布局的方法。本发明尤其涉及用于确定电气部件(诸如，变压器、功率转换器、电感器、电容器、电池、断路器、功率电阻器、换能器、或其他电网部件)的内部电气连接的三维布局的方法和系统。
背景技术
功率变压器、功率转换器、断路器、和其他电网部件的设计是一项要求很高且复杂的任务。设计过程根据需要考虑相应用例的边界条件和约束的设计规则进行。
由于边界条件和约束的变化，每个新的功率变压器、功率转换器、断路器、或其他电网部件的设计都类似于构造一种新的样机。电气连接(诸如，电线或母线)的三维布线以及支撑框架的三维布局可能因电气部件而异。
传统过程以类似于车间中的实际制造过程的方式来进行。首先，由人类工程师构造框架和到压梁的连接。引线支撑件被放置在框架的肋上。引线支撑件表示引线的起点和端点之间的中间点。根据引线支撑件的位置，随后由人类工程师实施引线布线。设计过程是一个迭代的设计过程，其受反复试验的影响，从框架和最终的引线布线开始重复迭代，直到找到合适的解决方案为止。
变压器、转换器、断路器、或其他电网部件的内部引线连接设计是一个复杂的问题。连接点(例如，绕组出口、套管、抽头转换开关、电流变压器和避雷器)的数量和布置可能会有很大的变化，这些连接点可以自由分布在变压器或其他电网部件中，并且在三维搜索空间中定义了布线优化过程。
布线还应考虑包括电气、机械和热约束在内的各种约束，这使得设计任务更具挑战性。
由Reginaldo Guirardello和Ross E.Swaney在Computers and ChemicalEngineering 30(2005)99–114中的文章“Optimization of process plant layout withpipe routing”，公开了一种化工厂几何布局的设计过程，其中，任务被分解为一系列子问题。化工厂布局和电气部件的内部连接的特点和要求有很大的不同。对功率变压器或其他电力部件中的电气连接的布线具有约束，这些约束使得为管道布线开发的方法的应用变得不可行。
CN 1 963 827 A1公开了为模拟电路布局设计的自动化、特别是为超大规模集成(VLSI)设计开发的计算机辅助设计方法。VLSI设计自动化与变压器或其他电气网部件的引线布线的特点和要求有很大的不同。举例来说，在VLSI设计中，布线不是三维的，而是在多层上进行，这使得任务可以被分解为许多二维优化问题。
US 8 473 881 B1和US 8 418 115 B1公开了用于设计集成半导体电路的方法。
本领域一直需要用于确定电气部件的布局的改进方法和系统。本领域一直需要用于确定电气部件(诸如，变压器、功率转换器、电感器、电容器、电池、断路器、功率电阻器、换能器、或其他电网部件)的电气连接的三维布局的改进方法和系统。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于在电气部件的内部电气连接的布线不限于一组二维平面时，确定内部电气连接的三维布局的改进方法和系统。特别地，该目的在于，提供不需要用户为内部连接指定支撑框架的几何形状的自动的方法和系统，而这些自动的方法和系统可以确定内部电气连接的三维布线，而无需事先提供关于支撑框架布局的用户指定信息。
提供了一种独立权利要求所述的方法、计算机可读指令代码、和系统。从属权利要求限定各实施例。
本发明提供了使用三维中的最优布线搜索和冲突管理、用于电气连接电气部件的部分和电气部件的支撑件的部分(如果需要的话)的三维设计的技术。最优布线搜索和/或冲突管理可以使用启发式方法。
本发明的实施例解决了确定放置在自由体积中的各点之间的导电连接的要求。这些技术可以平衡包括(i)降低与导电连接相关联的成本和(ii)导电连接的操作可行性的指标在内的不同目的，这些指标可以被认为布局的整体成本。
本文公开的技术可用于各种上下文中，其中，期望使用成本优化来提供各点之间的连接。
可以在其中使用所公开的方法和系统的一个领域是在变压器(例如，功率变压器、牵引变压器)的机械设计过程中的变压器的电气连接的布线及所述电气连接对变压器箱的大小的影响。
所公开的方法和系统允许借助计算机简化机械设计过程。
所公开的方法和系统还允许减少与新项目相关联的开发时间和成本。
所公开的技术不限于变压器设计领域，还可以应用于各种不同的技术领域，包括其他电网部件的设计，但不限于此。
根据本发明，提供了一种确定电气部件、尤其是电网部件的电气连接的三维布局的方法。所述方法包括由至少一个处理器自动执行的以下步骤：执行路径优化例程，以确定所述电气部件的多个电气连接的三维布线；对所述三维布线执行冲突管理，以生成所述多个电气连接的无冲突的三维布线；以及基于无冲突的三维布线，确定所述电气部件的电气连接的三维布局。
与确定电气连接的三维布局的基于人的传统方法相反，本发明的方法从确定多个电气连接的三维布线开始，而不需要关于支撑框架的信息。
与用于例如集成半导体电路设计的传统技术相反，布线是真正三维的，因为布线不需要在一组平行平面中延伸。
所述路径优化例程和/或所述冲突管理可以使用启发式方法。所述启发式方法可以引导最优路径搜索，例如，以加速所述最优路径搜索。
所述路径优化例程和/或所述冲突管理可以考虑热约束。
所述方法可以包括将热约束转换为第一几何约束，在确定所述三维布线时或者在执行冲突管理时考虑所述第一几何约束。
确定所述第一几何约束可以包括执行热建模。所述热建模可以根据例如电气部件(诸如，功率变压器或断路器)的类型、将使用的绝缘材料的类型和热特性、和/或用户可以指定的其他信息。
所述路径优化例程和/或所述冲突管理可以考虑机械约束。
所述方法可以包括将机械约束转换为第二几何约束，在确定所述三维布线时或者在执行冲突管理时考虑所述第二几何约束。
考虑机械约束可以包括执行机械特性(诸如，电气连接上的应力或应变)的建模。
所述路径优化例程和/或所述冲突管理可以考虑电气约束。
所述方法可以包括将电气约束转换为第三几何约束，在确定所述三维布线时或者在执行冲突管理时考虑所述第三几何约束。
考虑电气约束可以包括执行电气特性(诸如，交叉感应或交叉电容)的建模。
所述方法可以被配置为使得两个或两个以上电气连接的群组可以沿着所述两个或两个以上电气连接的长度的至少一部分联合布线。为此，所述电气连接的群组或所述群组的电气连接的部分可以被变换成虚拟连接，所述虚拟连接如同单个物理连接一样被布线。在布线完成后和/或在冲突管理期间，可以将所述单个虚拟连接分解回两个或两个以上独立、不同的电气连接的群组中。
所述方法可以包括定义表示所述多个电气连接中的至少两个电气连接的群组或所述多个电气连接中的至少两个电气连接的虚拟连接。可以对所述虚拟连接执行所述路径优化例程和可选地执行冲突管理，以确保所述群组在所述电气部件中布线时保持在一起。
所述方法可以包括将所述多个电气连接中的至少两个电气连接划分为将与其他电气连接的部分联合布线的联合布线的部分和不需要与其他电气连接的部分联合布线的另一部分。所述联合布线的部分形成所述虚拟连接。
所述虚拟连接和不需要联合布线的其他部分可以在所述路径优化例程和/或所述冲突解决中被顺序处理。
所述虚拟连接和不需要联合布线的其他部分可以被同时处理。
所述虚拟连接可以仅表示所述多个电气连接中的至少两个电气连接的部分。所述多个电气连接中的至少两个电气连接还可以进包括分开的端部。所述虚拟连接和所述分开的端部可以分开布线。
所述方法可以包括近似所述虚拟连接的各虚拟端的位置。各虚拟端可以分别被确定为平均点(average)，例如，确定为在所述虚拟连接中分组在一起的电气连接的联合布线部分的端的重心。所述虚拟端可以与在所述虚拟连接中分组在一起的所有组成电气连接的端不同。
所述方法可以包括在所述虚拟端的邻域中使用放松的约束执行所述路径优化例程和/或所述冲突管理。在(多个)所述虚拟端的邻域中，所确定的虚拟连接的布线可以违反约束，并且所述虚拟连接甚至可以穿透(多个)所述虚拟端的邻域中的实体。
首先可以对包括至少一个虚拟连接的连接执行所述优化例程和所述冲突管理。随后，对在所述至少一个虚拟连接中分组在一起的至少两个电气连接的端部执行布线和冲突管理。
电气连接的组合成虚拟连接的联合布线的部分和这些电气连接的不包括在所述虚拟连接中的端部可以例如通过首先对电气连接的联合布线的部分并且然后对端部顺序地执行所述路径优化例程来顺序地布线。
所述方法可以包括确定是否要定义虚拟连接。所述确定步骤可以是但不必须是明确的。可以基于用户输入来执行所述确定步骤，所述用户输入定义了电气连接的群组，这些电气连接将沿着其长度的一部分被联合布线。
可以响应于所述用户输入来定义虚拟连接。如果所述多个电气连接中的至少两个电气连接在所述多个电气连接中的至少两个电气连接彼此接近的位置处以相同方向或基本相同方向延伸，则可以继续进行两个或两个以上电气连接的共同布线。
可以响应于所述用户输入来定义虚拟连接。如果所述多个电气连接中的至少两个电气连接在所述多个电气连接中的至少两个电气连接之间的距离小于距离阈值的位置以相同方向或基本相同方向延伸，则可以继续进行两个或两个以上电气连接的共同布线。所述距离阈值可以是预定义的或者可以根据所述电气部件的特征尺寸，例如，变压器箱的特征尺寸。所述距离阈值可以根据由路径优化问题施加的约束。
可以执行路径优化例程，以便最小化目标函数。所述目标函数可以包括支持两个或两个以上电气连接沿着它们的长度的至少部分被联合布线的项。
所述路径优化例程可以使用引导最优路径搜索的启发式方法。所述启发式方法可以支持两个或两个以上电气连接沿着它们的长度的至少部分被联合布线。
可以定义多个层次的群组或束。举例来说，可以定义多个第一层次级虚拟连接，所述多个第一层次级虚拟连接中的每个表示至少两个电气连接的部分。
可以定义一个或多个第二层次级虚拟连接，所述一个或多个第二层次级虚拟连接中的每个表示至少两个第一层次级虚拟连接的部分。这里的第二层次级表示捆绑概念的更高层次。当对表示至少两个第一层次级虚拟连接的部分的第二层次级虚拟连接进行布线时，可以应用上述所有技术。
因此，可以分层实现单独的电气连接到束的分组。
分组可以通过近似第二层次级虚拟引线的虚拟端例如作为要捆绑的第一层次级虚拟引线的平均点(例如，重心)来实现。分组可以通过在所述路径优化例程中使用目标函数来实现，所述目标函数支持将第一层次级虚拟引线的各群组布线在一起。分组可以通过在所述路径优化例程中使用启发式方法来实现，所述启发式方法可以支持将第一层次级虚拟引线的各群组布线在一起。分组可以替代或附加地通过让多个第一层次级虚拟引线在它们彼此接近的位置处以相同或基本相同的方向延伸来实现。
执行冲突管理可以包括执行所述路径优化例程，使得所述三维布线是无冲突的但不一定是最优布线，以及在执行路径探索时放松一个或多个三维布线，以从无冲突的第一三维布线转移到无冲突的第二三维布线。
这使得所述冲突管理可以通过从可行的次优解决方案转移到可行的(接近)最优解决方案来执行。每个新布线都考虑了先前计划的电气连接。对于每一个增加的连接，所述解决方案在构造上都是可行的。在第二步骤中，在对所有电气连接进行了布线后，就可以放松一些电气连接以找到更好的解决方案。
当与无冲突的第一三维布线相比时，无冲突的第二三维布线减小了目标函数的值。
所述路径优化例程可以针对所述多个电气连接独立执行。所述冲突管理可以包括冲突解决，其中，通过计算方式对冲突的三维布线施加成本惩罚，以确保向无冲突的三维布线收敛。
这允许所述冲突管理通过从不可行的超最优解决方案向可行的最优或接近最优的解决方案转移来执行。一开始，布线是相互独立计划的，从而产生了所述电气连接的冲突布线。在第二步骤中，在冲突部分添加惩罚，以确保收敛到无冲突的解决方案。
所述路径优化例程可以包括最优路径搜索例程。
所述路径优化例程可以包括A*或迪杰斯特拉(Dijkstra)算法。
所述路径优化例程可以包括双向最优路径搜索例程。所述双向最优路径搜索例程可以是从路径的相对端开始扩展的例程。
所述路径优化例程可以包括动态规划或数学规划。
所述路径优化例程可以包括探索步骤。这种探索步骤存在于很多路径搜索例程中，诸如，A*或迪杰斯特拉算法。所述探索步骤可以考虑电气、热、和机械约束。更具体地，所述探索步骤可以找到已经开始的布线的最优延续，其中，扩展步骤基于包括反映电气、热、和机械约束的目标函数项的目标函数被确定为最优扩展步骤。
在双向路径搜索例程中，扩展可以从路径的两端开始。
所述路径优化例程可以在至少一个网格上执行。所述至少一个网格可以是分层网格。
所述至少一个网格可以在空间上是均匀的。
所述至少一个网格可以在空间上是不均匀的。
所述方法还可以包括处理所确定的电气连接的三维布局，以生成针对用于制造电气连接(诸如，电缆或母线)的制造设备的控制命令。
所述制造设备可以包括成形工具。所述制造设备可以包括弯曲工具，特别是CNC弯曲工具。所述制造设备可以包括另一CNC工具。
所述方法还可以包括：基于所述无冲突的三维布线，自动确定所述多个电气连接的框架结构的三维布局。
所述方法还可以包括：处理所确定的框架结构的三维布局，以生成针对用于制造框架结构的另一制造设备的其他控制命令。
所述另一制造设备可以包括快速成型机。
确定其内部电气连接的三维布局的电气部件可以是变压器，尤其是用于高压或中压电力传输网络或用于高压或中压发电机的功率变压器。
确定其内部电气连接的三维布局的电气部件可以是功率转换器，尤其是用于高压或中压电力传输网络或用于高压或中压发电机的功率转换器。
确定其内部电气连接的三维布局的电气部件可以是半导体。
确定其内部电气连接的三维布局的电气部件可以是电感器，尤其是用于高压或中压电力传输网络或用于高压或中压发电机的电感器。
确定其内部电气连接的三维布局的电气部件可以是电容器，尤其是用于高压或中压电力传输网络或用于高压或中压发电机的电容器。
确定其内部电气连接的三维布局的电气部件可以是断路器，尤其是用于高压或中压电力传输网络或用于高压或中压发电机的断路器。
确定其内部电气连接的三维布局的电气部件可以是功率电阻器，尤其是用于高压或中压电力传输网络或用于高压或中压发电机的功率电阻器。
确定其内部电气连接的三维布局的电气部件可以是换能器，尤其是用于高压或中压电力传输网络或用于高压或中压发生机的换能器。
所述方法可以由本地计算机执行，也可以由驻留在云中的服务器执行，或者作为客户端和服务器两者上的分布式方法执行。
根据实施例的制造电气部件的方法可以包括使用根据实施例的方法确定电气部件的三维布局，以及基于所确定的三维布局自动控制制造设备。
所述制造设备可以包括或可以是成形工具，诸如，弯曲工具。所述制造设备可以由CNC工具构成。
所述方法还可以包括基于所确定的三维布局自动控制另一制造设备，以生成用于电气部件的电气连接的支撑框架的部分或支撑框架。
所述另一制造设备可以是或可以包括快速成型机。
根据实施例的计算机可读指令代码包括指令，所述指令在由计算设备的至少一个处理器执行时，使得所述处理器执行根据实施例的方法。
根据实施例的有形计算机可读存储介质在其上存储了指令，所述指令在由计算设备的至少一个处理器执行时，使得所处理器执行根据实施例的方法。
提供了一种用于确定电气部件、尤其是电网部件的电气连接的三维布局的系统。所述系统包括至少一个集成半导体电路，所述至少一个集成半导体电路被适配为执行以下步骤：执行路径优化例程，以确定电网部件的多个电气连接的三维布线；对所述三维布线执行冲突管理，以生成所述多个电气连接的无冲突的三维布线；以及基于所述无冲突的三维布线，确定所述电气部件的电气连接的三维布局。
所述至少一个集成半导体电路可以包括处理器、控制器、专用集成电路(ASIC)、或它们的组合。
所述系统可以包括存储指令代码的存储器，所述指令代码在由所述处理器执行时，使得所述处理器执行实施例的方法。
所述系统可以包括用于使电气连接成形的制造设备。所述系统可以被适配为使得基于所确定的三维布局来控制制造设备。所述制造设备可以被控制，以将电导体弯曲或以其他方式形成所期望的形状以便安装在所述电气部件中。
所述系统可以包括用于制造支撑框架的部分或电气连接的整个支撑框架的制造设备。所述系统可以被适配为使得基于所确定的电气连接的三维布局来控制另一制造设备。所述另一制造设备可以被控制以使用例如快速成型来形成支撑框架的部分或全部。
通过根据本发明的方法和系统获得各种效果和优点。举例来说，当电气部件的内部电气连接的布线不限于一组二维平面时，所述方法和系统有助于确定所述内部电气连接的三维布局。所述方法和系统不要求用户指定用于内部连接的支撑框架的几何形状，但是可以确定内部电气连接的三维布线，而不需要事先提供关于支撑框架布局的用户指定信息。
本文公开的技术可以应用于各种电网部件，诸如，变压器、功率转换器、半导体、电感器、电容器、电池、断路器、功率电阻器、换能器，但不限于此。
附图说明
将参照附图中示出的优选示例性实施例来更详细地说明本发明的主题，在附图中：
图1是可以应用根据本发明的方法的变压器布局的示意图。
图2是可以应用根据本发明的方法的变压器布局的示意图。
图3是根据实施例的方法的流程图。
图4是根据实施例的方法的流程图。
图5是根据实施例的方法的流程图。
图6是根据实施例的方法的流程图。
图7是根据实施例的方法的流程图。
图8是根据实施例的方法的流程图。
图9是根据实施例的方法的流程图。
图10是用于说明图9的方法的多个方面的示意图。
图11是根据实施例的方法的流程图。
图12是用于说明图11的方法的多个方面的示意图。
图13是根据实施例的方法的流程图。
图14是根据实施例的方法的流程图。
图15是根据实施例的方法的流程图。
图16是用于说明图15的方法的多个方面的示意图。
图17是根据实施例的系统的框图。
图18是根据实施例的系统的框图。
具体实施方式
将参考附图来描述本发明的示例性实施例，在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。虽然将在诸如功率变压器之类的特定的示例性电气部件的上下文中描述一些实施例，但这些实施例不限于此。
虽然将在特定的示例性布线搜索或冲突管理过程(例如，A*或迪杰斯特拉算法)的上下文中描述一些实施例，但是这些实施例不限于这些特定示例性过程。
除非另有特别说明，实施例的特征可以彼此组合。
在所公开的任意一个实施例中，电气连接可以从包括母线和圆形电气连接(诸如，电缆)的群组中选择，但不限于此。
图1和图2示出了可以应用本申请的技术的变压器10、20的示例性布局。变压器10、20分别具有以下部件：
引线11、21形式的电气连接：这些电气连接可以是圆形(电缆、管、杆)或矩形(母线)的。
线夹12、22：这些线夹可以包括由肋、支座、支架和引线支撑件构成的框架。
接触件：这些接触件可以包括绕组出口23、套管16、23、26上的连接器、抽头转换开关17上的连接器。这些触点可以定义内部电气连接11、21的起点和端点。
环境：诸如变压器箱壁、分流器、绕组14、24、压梁15、25、抽头转换开关17等的固定部件。
如本文所使用的，术语“电气连接”广泛地包括导电连接，诸如，电气引线，其可以是电缆或母线。电气连接可以是由导体形成的连续部件。单独的电气连接可以是不同的连续部件，这些部件不导电地连接在一起。
如本文将更详细地说明的，可以定义虚拟连接，这些虚拟连接可以表示若干电气引线的部分，即，虚拟连接可以表示导电的连续部件的部分的群组。虚拟连接仅仅是在确定布局期间使用的实体，但是当在真实世界中制造物理电气部件时，在实际制造过程和/或在实际的物理电气部件中将分解这些虚拟连接。
当本文公开的技术应用于变压器10、20时，线夹12、22和电气连接11、21可以被定义为变压器10、20的内部电路配置。变压器10、20的不同部件之间的内部连接(例如，从绕组14、24到绕组14、24、或绕组14、24和抽头转换开关17以及套管16、23、26之间)可以通过电气连接11、21实现。
为了在维修期间保持电气连接11、21处于正确的位置(例如，以便确保适当的电气和热距离)，框架12、22(肋、引线支撑件)是需要的。该框架12、22通常也称为线夹。
虽然传统设计技术从用户定义的框架12、22开始，但是本文公开的技术不需要关于用户定义的框架12、22的信息，而是可以首先执行电气连接的布线和冲突管理。所得到的电气连接的无冲突的三维布线可以用于：基于电气连接的无冲突的三维布线，自动确定框架12、22的三维几何形状。
自动设计方法可以使用定义固定点的用户输入(诸如，绕组出口23、套管16、23、26上的连接器以及抽头转换开关17上的连接器的位置)，这些固定点用作电气部件的内部电气连接的起点和端点。
自动设计方法可以使用定义几何约束的用户输入，诸如，关于变压器箱壁、分流器、绕组14、24、压梁15、25、和/或抽头转换开关17的布置和大小的信息。
通常，该方法和系统允许待自动确定电气连接11、21的三维布线。确定电气连接11、21的三维布线包括用于路径搜索的优化例程，其可以考虑热、电气、和/或机械约束。执行冲突管理，以确保不同电气连接11、21的三维布线不会相互干涉。
这些方法和系统允许执行设计过程，使得首先生成电气连接11、21的布线，并且随后可以确定框架21、22的布局。搜索电气连接11、21的布线是自动化的。在考虑几何约束(诸如，到边界(例如，箱、绕组、和其他引线)的最小距离)的情况下，找到了起点和端点之间的最优路径。布线搜索可以作为考虑电气、热、制造和成本要求的优化问题来执行。
通过根据本发明的方法和系统获得了各种效果和优点。通过为人类工程师简化复杂性，可以减少确定三维布局所需的工时数。可以实现材料节省，这是因为可以跟踪每个连接的成本降低。由于材料节省，可以减少材料损失。预制造和整个制造过程可以通过对电气连接分组来简化，以确保在可能的情况下，电气连接的群组被联合布线。这样，可以形成电气连接的总线，其延伸穿过电气部件的一部分。
如下面将更详细地说明的，在可能的情况下，可以自动执行电气连接的各部分的共同布线(或联合布线)，这进一步降低了制造成本。可以使用各种技术来支持电气连接的各部分的联合布线，如将参考图8到图16说明的。可以定义“虚拟”连接，它表示电气连接的被联合布线以便平行地延伸并且彼此相邻、同时仍然遵守由路径优化问题施加的约束的部分。
图3是根据实施例的方法30的流程图。方法30包括路由布线搜索步骤43和冲突管理步骤44。
可以执行布线搜索步骤43，以确定单个电气连接或电气连接的群组的三维布线。
如果布线使目标函数最小化，则可以在步骤43处确定在布线搜索意义上最优的布线。目标函数的最小化不仅可以考虑与单个布线相关联的成本，还可以考虑与所有布线相关联的全局成本和约束。如本文所使用的，术语成本不应该被理解为仅指经济成本。相反，本文使用的术语成本是指对经济成本高、过分需要大量材料、和/或不符合几何、机械、电气、或热约束的布线施加的惩罚。
举例说明，可以执行步骤43处的布线搜索，以便找到使以下形式的目标函数最小的最小成本路径：
C(j)＝C0(j)+C1(j)+C2(j)+C3(j) (1)
标签j表示第j个电气连接的布线，它可以是单条引线或一组引线(即，表示一组物理引线的虚拟引线)。函数C0可以表示与布线相关联的经济成本和/或材料成本。函数C0可以根据布线的总长度、布线所需的材料总量、和/或布线上的弯曲数目。
函数C1可以表示热约束。可以执行热建模来确定热约束。热建模可以根据例如，绝缘材料的类型和几何形状、绝缘材料的热特性(诸如，热吸收和热传导率)、或可以由用户输入指定的其它参数。函数C1可以表示转换为几何约束的热约束。举例来说，为了避免由塑料形成的零件或变压器的箱壁的过度加热，可以以如下方式施加热约束：电气连接需要与箱壁或塑料零件有一定的最小距离。
函数C2可以表示机械约束。可执行机械建模来确定机械约束。机械约束可以根据例如，压梁或电气部件的其他固定部件的材料特性。函数C2可以表示转换为几何约束的机械约束。举例来说，为了避免压梁或变压器的其他部件上的过大负荷或力矩，可以以如下方式施加机械约束：只有一定量的材料可以分别支撑在固定部件上和/或扭矩臂保持小于距离阈值。
函数C3可以表示电气约束。可以执行建模来确定电气约束。电气约束可以根据例如，预期穿过相应的电气连接的电流的振幅。函数C3可以表示转换为几何约束的电气约束。举例来说，为了避免过多的电容或电感串扰，可以以如下方式施加电气约束：不同电气连接之间的距离需要最小。
布线优化可以但不是必须针对每个电气连接单独执行。举例来说，可以以以下全局目标函数最小化的方式来执行累积优化。
C＝∑jC(j) (2)
布线搜索可以在网格或网格的层次上执行，如下面将更详细地说明的。
步骤44中的冲突管理可以使用启发式方法。举例来说，可以使用类似于模拟退火或禁忌搜索的启发式方法。替代或附加地，可以使用数学优化来生成无冲突的三维布线。数学优化可以包括混合整数规划或任何其他相关技术，包括动态规划或约束规划或遗传算法。
可以使用目标函数的各种修改方式。举例来说，目标函数可以具有以下形式：
C(j)＝C0(j)+C1(j)+C2(j)+C3(j)+C4(j) (1’)
其中，C4(j)支持第j个电气连接的部分与之前已经进行布线的其他电气连接的部分联合布线。
替代或附加地，全局成本函数可以具有以下形式：
C＝∑jC(j)+Cco (2’)
其中，Cco支持电气连接的部分与其他电气连接的部分联合布线。
替代或附加地，路径优化例程可以使用引导搜索的启发式方法。可以将对电气连接的部分联合地共同布线的偏好(即，将它们组合成虚拟连接)集成到启发式方法中。
冲突管理可以以各种方式执行，如将参考图5和图6更详细地说明的。
根据实施例的方法和系统通过将确定电气部件(诸如，功率变压器或其他功率部件)的三维布局的问题转化为一系列嵌套的数学优化任务来解决这个问题。这些优化任务包括布线步骤43和冲突管理步骤44。单个优化步骤43、44可以针对要确定其三维布局的电气电力部件的特定性质进行高度定制。
单个电气连接或引线(例如，电缆、电缆束、或母线)的布线可以基于最优路径搜索算法(诸如，A*或迪杰斯特拉方法)或任何其他相关技术(包括动态规划、数学规划)来解决最优路径问题或受约束的最优路径问题。
很多传统的最优路径算法(诸如，A*或迪杰斯特拉方法)都是单向的。由于电气连接的布线问题允许解决方案的最优性与计算速度相平衡，因此可以使用双向最优路径算法(诸如，双向A*)，这可以提供相当大的加速。双向最优路径算法可以从路径的两端进行边缘扩展。
为了避免混淆，本文将术语“最优路径”用于使目标函数最小化的路径，但不一定需要路径具有最短的几何长度。举例来说，直线连接在违反电气、热、或机械约束的情况下可能是非常不理想的。
因此，本申请意义上的“最短”或最优路径不一定是依赖于约束使几何距离最小化的路径。相反，如结合以上公式(1)或(1’)示例性地描述的针对各个路径的目标函数，或如结合以上公式(2)或(2’)示例性地描述的与所有路径相关联的全局目标函数将被最小化。不仅要考虑路径的长度还要考虑热、电气、和机械约束，这样可以显著改善所设计的电气部件的效果。
最优路径搜索中使用的基础图可以由三维空间的矩形网格构成。网格可以在方向上扩大。可选地，如果可用，网格可以在诸如母线和电缆束的取向(如果可用)上扩大。
网格可以是均匀的也可以是非均匀的。网格可以是分层的。举例来说，网格可以在较高级别上进行粗化，然后可以在较低级别上进行细化，在较低级别上，求解过程将以从粗粒度到细粒度的迭代方式进行，以加快计算速度。
邻域探索存在于诸如A*和迪杰斯特拉算法的许多最优布线搜索中，可以考虑所有的电气、热、和机械约束和偏好，这些约束和偏好优选地转换为几何约束。这避免了在每次布线搜索的迭代之后进行建模的需要。举例来说，可以定义最小距离，以便遵守电气、热和机械约束。最小距离可以包括引线和其他对象之间的最小距离。目标函数可以包括弯曲的成本，和/或可以反映共同布线的成本降低，如结合上面的等式(1)和(2)或等式(1’)和(2’)已经说明的。
当使用在扩展步骤中需要估计函数(如迪杰斯特拉算法的情况)的布线搜索算法时，表示从扩展步骤到相应的布线的端点的剩余成本的估计函数可以基于例如，几何距离来估计，可以利用启发性信息扩大。
在本文公开的任意一个实施例中，引线的群组可以联合布线。为了将一组引线保持在一起，定义单个虚拟引线然后进行布线。单个虚拟引线表示至少两个电气连接的群组。共同布线可以降低与制造过程相关的总成本。可以定义多个虚拟引线，每个虚拟引线表示包括至少两个电气连接的群组。
图4是根据实施例的方法40的流程图。
在步骤41，接收输入。输入可以由人类工程师提供，或者也可以从机器可读的固定组件描述、材料选择、或者要确定其内部电气连接的三维布局的电气部件的其他细节中读取。输入可以包括固定对象的表示，其可以作为CAD文件给出。输入可以替代或附加地包括参数定义，该参数定义可以包括成本、惩罚、网格、约束、和用于优化的设置。替代地，可以在步骤42从数据库检索参数定义。这尤其适用于搜索例程和冲突管理的参数，这些参数可以从包括专家知识的数据库中检索。
随后，在步骤43和44执行单个电气连接或电气连接的群组的布线和冲突管理。
在步骤45，在已经确定电气连接的无冲突布线之后，可以可选地确定用于电气连接的支撑框架的三维几何形状。
在步骤46，可以输出确定的电气连接的无冲突的三维布线。替代或附加地，确定的无冲突的三维布线可用于控制制造工具，诸如，产生电气连接的弯曲工具或其他成形工具。如果还确定了支撑框架的三维几何形状，则还可以基于在步骤45确定的几何形状自动制造支撑框架的部分或全部。
冲突管理通常可以基于启发式方法和/或数学优化来生成无冲突的三维布线。将参考图5和图6描述用于实现冲突管理的示例性技术。
执行冲突管理的一种技术涉及从可行的次优到可行的(接近)最优的三维布线的转移。术语“可行”是指无冲突布线。可以一个接一个地添加布线。每个新的布线都可以考虑电气连接的先前计划的布线。该解决方案在构造上是可行的。第二步骤包括例如通过执行领域探索来放松一些电气连接，以找到更好的解决方案。
图5是方法50的流程图，其中，首先构造布线的集合以便通过构造而无冲突，并且随后执行路径探索以优化布线的集合。
在步骤51，确定布线以确保布线是无冲突的。布线可以一个接一个地确定，从而分别确保与任何先前确定的布线没有冲突。
在步骤52，可以确定各布线是否足够好。该确定可以基于目标函数来执行，如参考以上的等式(1)和(2)所说明的。
如果布线不够好，则在步骤53可以执行路径探索。在路径探索中，放松了一些电气连接(诸如，母线或引线)，以进一步优化目标函数。这里的“放松”意味着围绕着最初在步骤51找到的解决方案进行局部探索。放松可以包括先前找到的布线的局部更改方式。
如果例如基于目标函数的收敛准则找到布线足够好，则可以在步骤54输出各布线。替代或附加地，该无冲突的最优布线可用于生成针对制造设备的控制命令。
在另一种实现方式中，可以通过从不可行的超最优到可行的(接近)最优三维布线来执行冲突管理。首先，相互独立地计划各布线，从而为电气连接创建冲突的三维布线。可以对三维布线的冲突部分施加惩罚，以确保收敛到无冲突的解决方案。
如参考图5通常说明的进程可以在不同的轮次中重复。在每个轮次中，所有的电气和虚拟连接可以顺序地布线，使得每个新布线的连接与任何先前布线的连接都没有任何冲突。然而，如果冲突无法绝对避免，则可以容忍冲突并给予惩罚，希望这种冲突能够在以后得到解决。
在对所有电气连接和虚拟连接进行布线之后，可以围绕先前找到的解决方案执行重新布线，以解决任何剩余的冲突，直到无法实现任何改进为止。
由于这是一种局部优化方法，因此其可以在不同的开始条件下多次(即，在多个轮次)应用。开始条件可以在以下方面彼此不同：(a)电气连接或虚拟连接在这个轮次布线的顺序和/或(b)针对每个电气或虚拟连接的初始估计解决方案。
对于每个电气或虚拟连接，可以从上一轮次中获取初始解决方案。基于专家知识的猜测或简单的直线解决方案可以用作第一轮次中的开始解决方案。通过围绕先前找到的解决方案探索更改方式，这些布线在本申请的意义上被“放松”。更多的电气连接或虚拟连接被放松，更多的空间可以被提供给该轮次中首先布线的连接，因此它们可以以牺牲其他连接为代价实现成本更低的解决方案。
图6是方法50’的流程图，其中，无冲突布线的构造和优化分几个轮次执行。
在步骤55，开始第i个轮次。在第一次迭代中，索引i可以是1。
在步骤56，所有电气和虚拟连接被顺序布线。可以分别执行布线，使得布线的连接与任何先前布线的连接没有任何冲突。对各连接进行布线的顺序将根据正在执行的轮次i。
在步骤57，如果在步骤56中找到任何布线冲突，则可以执行重新布线以解决冲突。
在步骤58，确定是否满足退出标准。如果未满足退出标准，则该方法可以在步骤59和55继续进行下一轮次。
如果满足退出标准，则该方法可以在步骤54继续输出布线。替代或附加地，可以使用无冲突的最优布线来生成针对制造设备的控制命令。
图7是方法150的流程图，其中，无冲突布线的构造和优化分几个轮次执行。在图7中，“有效引线”是在相应的轮次中对其进行布线的电气连接。一个轮次与另一轮次的有效引线的集合可能有所不同。甚至有效引线的数目也可能有所不同。
在步骤151，开始有效引线的集合的初始布线。该有效引线的集合可以根据正在执行的轮次。
在步骤152，可对每个有效引线执行初始化或放松。初始化可以基于先前的解决方案，或者可以是基于例如，专家知识的初始猜测。放松可以通过围绕之前找到的解决方案的改变来进行。
在步骤153，可以定义有效引线的随机顺序。随机顺序可以根据轮次。
在步骤154，可以按照在步骤153确定的顺序依次对有效引线进行布线。可以分别执行布线，使得布线的连接与任何先前布线的连接没有任何冲突。如果在步骤154中无法绝对避免冲突，则在步骤154容忍(多个)冲突，但是对此类冲突解决方案施加惩罚。例如，惩罚可以是等式(1)、(1’)、(2)、或(2’)的目标函数中的附加项。
在步骤155，确定冲突管理是否仍然改进成本(即，要最小化的目标函数的值)。如果成本仍然得到改进，则该方法可以返回到步骤154。
在步骤156，完成相应的轮次。
在步骤157，确定该轮次是否是最后一轮次。如果不是，则该方法可以返回到步骤152。
在步骤158，完成布线。可以输出无冲突的最优布线。替代或附加地，可以使用无冲突的最优布线来生成针对制造设备的控制命令。
图8是方法60的流程图，其中，首先构造布线的集合，使得这些布线可以有冲突，并且随后消除冲突的布线。
在步骤61，可以在不考虑可能的冲突的情况下确定三维布线。举例来说，可以单独针对每个电气连接，最小化等式(1)的目标函数。在该过程中，可以假设成本项C1、C2和C3中不存在由要布线的任何其他电气连接引起的冲突。注意，成本项C1、C2和C3在考虑布局的固定部分(诸如，电气部件的外壳、电气部件的绕组、或电气部件的压梁)时，仍然可以考虑由热、机械、或电气考虑引起的潜在惩罚。
在步骤62，可以用为任何冲突创建惩罚的约束来执行路径探索。该路径探索可以是围绕在步骤61已找到的布线的邻域探索。
在步骤63，确定布线是否是无冲突的。如果布线不是无冲突的，则该方法可以返回到步骤62。
在步骤64，如果已经找到无冲突布线的集合，则可以输出这些布线。替代或附加地，可以使用无冲突的最优布线来生成针对制造设备的控制命令。
可以在根据各实施例的方法中提供各种附加的处理步骤。举例来说，可以对用于制造电气部件(诸如，功率变压器)的电气连接的制造设备和/或用于制造电气连接的框架的另一制造设备执行自动控制。自动执行布线优化和冲突管理的系统可以具有适配为向制造机器提供CAD数据或到执行CAD数据到控制命令的所需转换的控制计算机的接口。
该方法可以包括预处理步骤。在预处理中，可以例如使用3D CAD系统生成具有端定义的基本模型。基本模型可以定义电气部件的固定点。预处理可以包括接收关于电缆、母线、或其他引线的尺寸的信息。预处理可以包括接收基于热计算的信息。预处理可以包括接收用户输入，该用户输入将不同的端分配为单个电气连接的起点和端点。
该方法可以使用固定对象的几何表示作为输入。几何表示可以作为CAD文件给出。该方法可以使用参数定义作为进一步的输入。这些参数定义可以包括关于成本、惩罚、网格、约束、和用于优化的设置的信息。举例来说，等式(1)或(1’)中定义的目标函数的系数可以由用户输入指定或可以从数据库检索。
可以使用上述技术中的任一种技术来确定无冲突的三维布线。在这个过程中可以使用不同的参数化。举例来说，优化可以从没有冲突管理的单个引线开始，并且可以在第二步骤中添加冲突管理。
该方法可以提供通过优化过程获得的几何数据。这些数据可以被导入到三维CAD模块中。无冲突的三维布线可以经由用户界面输出。替代或附加地，可以使用无冲突的三维布线来自动生成针对制造设备的控制命令。
根据实施例的方法可以实现为用于电气连接的自动或半自动布线的软件工具。软件或其他计算机可执行指令代码可以在本地机上或云中运行，也可以作为分布代码在本地机和云之间执行。
用于确定电气部件的内部连接的三维布局的设计工具可以嵌入到更大的优化框架中，其中，外水准仪(outer level)探索电气、热、和/或机械设计的不同选项，而内水准仪优化所探索的特定选项的布线。因此，可以生成一组候选的解决方案并将其呈现给工程师。
用于确定三维布局的设计工具可以被配置为提供表示各种不同的目标函数的多个解决方案。
除了确定电气连接的无冲突的三维布线以外，支撑结构(例如，线夹)的设计可以自动或半自动地确定。
在本文公开的任意一种方法中，可以执行布线，以支持两个或两个以上电气连接的部分沿着它们的长度的至少部分被布线在一起(即，彼此相邻并且彼此平行)。这种共同布线仍然可以遵守这些约束。
由于通常只有电气连接的各部分可以被布线在一起，所以电气连接可以首先被划分成不同的部分或区段，然后输入到路径优化和冲突管理程序，然后不同的部分或区段可以被重新联接。更具体地，应该被分组的两个或两个以上电气连接(即，对于该两个或两个以上电气连接的哪些部分将被布线在一起)可以分别被划分为与其他电气连接的部分联合布线的部分和不需要被布线在一起的其他部分。图10示出了几个电气连接的中心部分95，其中，中心部分95被联合布线，并且其他部分96(例如，端部96)不需要联合布线。
可以定义表示中心部分95的虚拟连接。虚拟连接是一个抽象(相对于真实世界)对象，它表示若干物理电气连接(即，在该设计用于制造电气部件时的真实世界连接)的部分。虽然在图9中仅示出了一个虚拟连接，但是可以定义不止一个虚拟连接。
(多个)虚拟连接和端部96(或不需要布线在一起的电气连接的其他部分)可以按顺序布线(如将参考图9说明的)，或者可以同时布线。
图9是方法90的流程图。方法90可以与参考图1到图8说明的布线技术相结合。
在步骤91，沿着电气连接的长度对其进行划分。将电气连接划分到将与其他电气连接的相应部分95联合布线的部分95中，使得部分95平行延伸并且互相接近。电气连接的剩余的其他部分96不需要与其他电气连接的部分联合布线在一起。
可以使用不同的技术来确定电气连接的哪个或哪些部分将与其他电气连接的部分联合布线，如将参考图14说明的，以及如以上结合等式(1’)和(2’)的目标函数已经说明的。
在步骤92，可以定义表示分组在一起的两个或两个以上电气连接的部分95的虚拟连接。
在步骤93，执行布线和冲突管理。这可以通过多种方式进行。在一种实现方式中，(多个)虚拟连接和不需要联合布线的部分96可以分开布线。可以首先对(多个)虚拟连接布线，并且可以在随后的第二处理步骤中对不需要联合布线的部分96布线。
布线可以分别包括路径优化例程(例如，首先用于(多个)虚拟连接95，然后用于其他部分96)和随后的冲突管理的执行。替代地，如果(多个)虚拟连接95的虚拟端已经通过近似已知，则可以同时对(多个)虚拟连接95和端部96布线，如将参考图11说明的。
在步骤94，不需要与其他电气连接布线在一起的部分96可以联接到虚拟连接95，从而恢复表示组合或联接共同布线的部分95和(多个)其他部分96的物理电气连接。
图11是方法100的流程图。方法100可以与参考图1到图10说明的布线技术相结合。方法100允许对电气连接的一个或多个虚拟连接95和端部96同时布线。
在步骤101，可以通过使用近似来确定虚拟连接的端或端点的位置。虚拟连接的端或端点的位置可以通过调用将被分组的两个或两个以上电气连接的组成部分95的端位置的平均技术来计算。举例来说，可以计算虚拟连接的组成部分95的端或端点的重心。虚拟连接的这些端是虚拟端，因为当该设计用于制造电气部件时，它们通常不对应于真实世界中布线的电气连接的任何物理端点或端。
在步骤102，执行布线。在虚拟端的邻域103中(如图12所示)中，布线的虚拟连接95可能违反约束。举例来说，在邻域103中，布线的虚拟连接95可以穿过实体。这种违反约束的行为随后可以在冲突管理中得到纠正，例如，在图6的步骤57或图7的步骤154或图9的步骤93中。
在其中放松约束的虚拟端的邻域103可以具有预定义的大小。在其中放松约束的虚拟端的邻域103可以具有根据电气部件的特征尺寸(例如，根据变压器箱大小)的大小。
图13是方法110的流程图。方法110可以与参考图1到图11说明的布线技术相结合。方法110允许顺序确定一个或多个虚拟连接95以及电气连接的不与其他电气连接共同布线的部分96。
在步骤111，可以对一个或多个虚拟连接95执行布线和冲突管理。虚拟连接的端或端点的位置可以通过调用分组在一起的电气连接的部分95的位置的平均技术来计算。举例来说，可以计算虚拟连接的组成部分95的端或端点的重心。这些是虚拟端，因为当制造电气部件时，它们通常不对应于真实世界中布线的电气连接的任何物理端点或端位置。布线和冲突管理可以使用本文描述的任何一种技术来执行。
在步骤112，可以对电气连接的部分96执行布线和冲突管理。这可以以约束禁止部分96进入确定的虚拟连接95的布线的方式来实现。
将电气连接的部分95共同布线在一起是有吸引力的，例如，因为它可以节省成本。因此，本文公开的技术可以以支持共同布线的方式实现。这可以通过多种方式实现。
在一种实现方式中，可以通过目标函数来支持电气连接的部分95的共同布线，如参考上面的等式(1’)和(2’)说明的。高效的最优路径算法(诸如，基于A*的算法)基于引导搜索并加速优化的启发式方法。可以将共同布线标准包括到该启发式方法中。
在另一实现方式中，当两个电气连接具有“共同”点(即，如果两个电气连接非常接近地定位，同时仍然间隔开以遵守由最优路径问题施加的约束)并且在该点具有共同方向时，可以探索共同布线。在方便的情况下自动实现共同布线。例如，对于从共同布线的部分95出来的端部96，将至少部分地自动实现共同布线，因为端部96在虚拟连接95的端点处一起开始，从而具有共同的初始方向。
因此，尽管可以基于用户输入来决定在虚拟连接中哪些电气连接将被共同布线，但是例如只要电气连接在它们互相接近的位置处具有共同的方向，就可以自动地支持共同布线。
图14是方法120的流程图。方法120可以与图1至图13中任一方法结合使用。在步骤121，确定是否要执行两个或两个以上电气连接的联合布线。步骤121的确定可以基于用户输入。如果例如通过用户输入将两个或两个以上电气连接分组在一起，则该两个或两个以上电气连接最初可以布线在一起(步骤122)。只要两个或两个以上电气连接具有一个“共同”点(即，如果两个电气连接非常接近地定位，同时仍然遵守由最优路径问题施加的约束)并且在该点具有共同方向，就可以继续进行共同布线。如果不将两个或两个以上电气连接分组在一起，则可以对两个或两个以上电气连接分开布线(步骤123)。不需要基于用户输入执行确定步骤121。
路径优化例程可以包括单向或双向最优路径搜索。对于参考图14描述的共同布线，单向最优路径搜索(例如，单向A*)可以是合适的。如果使用双向最优路径搜索(例如，双向A*)来加速计算，则其可以具有经修改的终止准则，该终止准则可以确保电气连接的部分95在可能的情况下被共同布线。
上面描述的共同布线概念不仅可以实现用于捆绑各个电气连接以使得电气连接的部分在标识的布线中共同延伸，而且还可以应用于将虚拟连接捆绑到其他(更高层次)的虚拟连接中。
举例来说，电气连接束或虚拟连接束可以通过仅仅让它们从“共同”起点(其中，“共同”起点意味着两个电气连接或虚拟连接具有非常接近但仍然符合它们的相互约束的起点)开始来形成。可以形成虚拟连接束。因此，捆绑或分组的概念被应用于其他的层次级。
图16示出了一个示例，其中，第一虚拟连接141(其中，第一组电气连接的部分被共同布线)和第二虚拟连接143(其中，第二组电气连接的部分被共同布线)被分组在一起以便共同延伸，即，平行运行并且彼此相邻。这可以通过使第一虚拟连接141和第二虚拟连接143从“共同”端点或端142、144开始来实现，因为这些端点或端彼此接近，同时遵守由路径优化问题可以施加的任何相互约束。
因此，可以分层地应用分组连接以使其部分共同延伸。电气连接(例如，单个引线或母线)可以以如下方式捆绑或分组：它们包括共同布线的部分，这些部分被组合以形成布线搜索中的虚拟连接95。虚拟连接141、143可以以如下方式被捆绑或分组：它们包括被组合以形成第二层次级虚拟连接的共同布线的部分。
分组可以通过对虚拟连接布线或者通过定义捆绑点142、144并且利用路径优化例程倾向于对电气连接或虚拟连接的具有接近的起点和相似的开始方向的部分共同布线这一事实来实现。
图15是方法130的流程图。方法130可以与图1至图14中的任一方法结合使用。在步骤131，可以分组或捆绑电气连接，以形成第一层次级虚拟连接。这可以通过让电气连接的部分95从仍然遵守优化问题的约束、接近地定位并具有共同的方向的开始点开始来实现。
在步骤132，可以分组或捆绑第一层次级虚拟连接141、143，以形成第二层次级虚拟连接。这可以通过让第一层次级虚拟连接141、143的部分从仍然遵守优化问题的约束、接近地定位并具有共同的方向的起点142、144开始来实现。
图17和图18是可用于自动或半自动地确定电气部件的至少一些内部电气连接的三维布局的系统70、80的示意图。系统70可以实现为计算机、经由广域网连接到本地终端的服务器、或实现为分布式计算系统。
系统70包括处理器或进程71的集合，该处理器或进程的集合被适配为执行布线优化和冲突管理，以确定电气连接的无冲突的三维布线。
各种模块73、74、75可以将电气、机械、和热约束或其他约束转换为几何约束。模块73、74、75可以执行建模或者可以使用来自数据基础的数据来将电气、机械、和热约束转换为几何约束。
系统70可以包括用户界面72。在用户界面72，可以接收关于要确定其三维布局的电气部件的信息。关于确定的无冲突的三维布线的信息可以经由用户界面72输出。
如图18所示，系统70可以具有输出接口76。关于确定的无冲突的三维布线的信息可以经由输出接口76输出。当系统70被适配为确定沿着确定的无冲突的三维布线支持电气连接的框架的三维布局时，关于框架的三维布局的信息可以经由输出接口76输出。
控制信号生成电路83可以集成到系统70中，或者可以与系统70分开提供。控制信号生成电路83可以生成用于引线制造设备81和/或框架制造设备82的控制信号。举例来说，引线制造设备81可以包括弯曲工具、切割工具、冲压工具、或用于形成将安装在电气部件(例如，功率变压器)中的电气连接的其它工具。基于确定的无冲突的三维数据，可以控制引线制造设备81。举例来说，许多弯曲机都是接收数字输入的CNC机器。系统70的输出文件可以例如由控制信号生成电路83进行后处理，以控制制造过程。
框架制造设备82可以包括可用于生产线夹(即，绝缘机械固定部分)的三维快速成型设备。系统70的输出文件可以例如由控制信号生成电路83进行后处理，以控制制造过程。
本发明的实施例可用于确定变压器、功率转换器、半导体、电感器、电容器、电池、断路器、功率电阻器、传感器中的引线或其他电气连接(特别是，用于中或高功率网络或用于中或高功率发电)的三维布局。根据本发明的方法可以与电力系统部件(例如，发电或电力传输系统)联合使用，但不限于此。
虽然在附图和前述描述中已经详细描述了本发明，但是这些描述将被认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的。本领域技术人员和实施所要求保护的发明的人员可以通过研究附图、说明书和所附权利要求来理解和实现对所公开的实施例的变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元素或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除复数。仅仅在不同权利要求中叙述某些元素或步骤的事实并不表示不能利用这些元素或步骤的组合来获得好处，具体地说，除了实际的权利要求相关性之外，任何进一步的有意义的权利要求组合都应被认为已公开。

Claims (15)

1.一种确定电气部件(10；20)、尤其是电网部件(10；20)的电气连接(11；21)的三维布局的方法，所述方法包括由至少一个处理器自动执行的以下步骤：
执行路径优化例程，以确定所述电气部件(10；20)的多个电气连接(11；21)的三维布线，所述路径优化例程包括A*或迪杰斯特拉算法、双向最优路径搜索例程、动态规划或数学规划；
执行冲突管理，以生成所述多个电气连接(11；21)的无冲突的三维布线，所述多个电气连接中的各电气连接(11；21)不相互干涉；
基于所述无冲突的三维布线，确定所述电气部件(10；20)的电气连接(11；21)的三维布局；以及
基于所述无冲突的三维布线，自动确定所述多个电气连接(11；21)的框架结构的三维布局。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述路径优化例程和/或所述冲突管理考虑了热约束、机械约束、和电气约束中的一者或多者。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括：
定义表示所述多个电气连接(11；21)中的至少两个电气连接的群组或所述多个电气连接(11；21)中的至少两个电气连接的部分的虚拟连接(141，143)，其中，针对所述虚拟连接(141，143)执行所述路径优化例程和所述冲突管理，以确保所述群组被联合布线。
4.如权利要求3所述的方法，其中，首先针对包括至少一个虚拟连接(141，143)的连接(11；21)执行所述路径优化例程和所述冲突管理，并且其中，随后针对所述至少一个虚拟连接(141，143)中分组在一起的至少两个电气连接的端部(96)执行布线和冲突管理。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中，所述虚拟连接(141，143)仅表示所述多个电气连接(11；21)中的至少两个电气连接的部分，并且所述多个电气连接(11；21)中的至少两个电气连接还包括其他部分(96)，其中，所述虚拟连接(95)和所述其他部分(96)被分开布线。
6.如权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述路径优化例程具有目标函数，所述目标函数支持在所述虚拟连接(141，143)中对所述多个电气连接(11；21)中的至少两个电气连接的群组或所述多个电气连接(11；21)中的至少两个电气连接的部分联合布线，和/或
其中，所述路径优化例程使用启发式方法，所述启发式方法支持将所述多个电气连接(11；21)中的至少两个电气连接的群组或所述多个电气连接(11；21)中的至少两个电气连接的部分作为所述虚拟连接(141，143)布线，和/或
其中，所述方法包括确定所述虚拟连接(141，143)的虚拟端(142，144)，其中，在对所述虚拟连接(141，143)执行所述路径优化例程和所述冲突管理时，在所述虚拟端(142，144)的邻域(103)中局部放松至少一个约束。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，执行所述冲突管理包括：
执行所述路径优化例程，使得所述三维布线无冲突但不是最优布线，并且在执行路径探索时修改所述三维布线中的一个或多个三维布线，以从无冲突的第一三维布线转移到无冲突的第二三维布线。
8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，针对所述多个电气连接(11；21)执行所述路径优化例程，针对所述电气连接(11；21)中的一个电气连接的路径优化例程与针对所述电气连接(11；21)中的另一个电气连接的路径优化例程独立地执行；并且
其中，所述冲突管理包括冲突解决方案，在所述冲突解决方案中，以计算方式将成本惩罚施加到冲突的三维布线，以确保向无冲突的三维布线收敛。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述路径优化例程包括探索步骤。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述路径优化例程在至少一个网格上执行，可选地，其中，所述至少一个网格是分层网格。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括：
处理所确定的电气连接(11；21)的三维布局，以生成针对用于制造所述电气连接(11；21)的制造设备的控制命令。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括：
处理所确定的框架结构的三维布局，以生成针对用于制造所述框架结构的另一制造设备的其他控制命令。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电气部件(10；20)是从由以下各项构成的群组中选择的：变压器、功率转换器、半导体、传感器、电容器、电池、断路器、功率电阻器、换能器。
14.一种计算机可读指令代码，所述计算机可读指令代码包括指令，所述指令在由计算设备的至少一个处理器执行时，使得所述处理器执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
15.一种系统(70；80)，所述系统包括至少一个集成半导体电路(71)，所述至少一个集成半导体电路被编程为通过自动执行以下步骤来确定电气部件(10；20)、尤其是电网部件(10；20)的电气连接(11；21)的三维布局：
执行路径优化例程，以确定所述电气部件(10；20)的多个电气连接(11；21)的三维布线，所述路径优化例程包括A*或迪杰斯特拉算法、双向最优路径搜索例程、动态规划或数学规划；
执行冲突管理，以生成所述多个电气连接(11；21)的无冲突的三维布线，所述多个电气连接中的各电气连接(11；21)不相互干涉；
基于所述无冲突的三维布线，确定所述电气部件(10；20)的电气连接(11；21)的三维布局；以及
基于所述无冲突的三维布线，自动确定所述多个电气连接(11；21)的框架结构的三维布局。
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