用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路的製作方法
2024-03-23 23:43:05 1
本發明涉及電機技術，尤其涉及一種用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路。
背景技術：
機器人手臂有大量的壓力、溫度、感磁等密集的傳感器，為了不影響其他部分的正常工作，電機的正常啟動工作尤為重要。一般電機具有主機、勵磁機以及永磁發電機(PMG)，各自具有定子和轉子，每個轉子安裝到公共軸，一般異步模式啟動的主機，方法是將啟動電流施加到所述主機的所述定子，以在主轉子的阻尼繞組中感生阻尼電流，從而產生使所述公共軸旋轉的啟動扭矩；以同步模式運行的主機，方法是將運行電流從所述勵磁機轉子供應到所述主機轉子。然而，現有的電機啟動電路不能滿足工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動要求，容易發生故障。
技術實現要素：
在下文中給出了關於本發明的簡要概述，以便提供關於本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述並不是關於本發明的窮舉性概述。它並不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的範圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍後論述的更詳細描述的前序。
鑑於此，本發明提供了一種用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路，以至少解決現有的電機啟動電路不能滿足工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動要求，容易發生故障的問題。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路，所述啟動電路包括電源轉換模塊、主控模塊、轉換電路模塊、電壓傳感器和邏輯電路模塊；所述電源轉換模塊包括整流子模塊和濾波子模塊，所述整流子模塊用於將輸入的交流信號調整為直流信號，所述濾波子模塊用於對所述整流子模塊得到的直流信號進行濾波以使該直流信號的波形變為平穩直流波形的電信號後發送給所述主控模塊；所述主控模塊用於將從所述電源轉換模塊接收到的信號進行預處理後發送給所述轉換電路模塊；所述轉換電路模塊用於：在切換至第一工作模式時，對所述主控模塊發來的信號進行電壓放大、濾波以及相位補償，以將經過所述電壓放大及濾波以及相位補償後的信號作為啟動信號發送給電機的工作電容；在切換至第二工作模式時，對所述主控模塊發來的信號進行電流放大、濾波以及相位補償，以將經過所述電流放大及濾波以及相位補償後的信號作為啟動信號發送給電機的工作電容；在切換至第三工作模式時，對所述主控模塊發來的信號進行功率放大、濾波以及相位補償，以將經過所述功率放大及濾波以及相位補償後的信號作為啟動信號發送給電機的工作電容；電壓傳感器用於檢測所述工作電容兩端的電壓；所述邏輯電路模塊用於在所述工作電容兩端的電壓超出預設範圍之外的情況下，向所述主控模塊發送反饋信號，以通過所述主控模塊來調整所述啟動信號；其中，所述電機的定子副繞組與工作電容串聯後再與定子主繞組並聯。
進一步地，所述邏輯電路模塊用於：當所述工作電容兩端的電壓大於所述預設範圍中最大值時向所述主控模塊發送第一信號作為反饋信號，以使所述主控模塊在接收到所述第一信號後將所述轉換電路模塊的放大倍數向下調節預定值；以及當所述工作電容兩端的電壓小於所述預設範圍中最小值時向所述主控模塊發送第二信號作為反饋信號，以使所述主控模塊在接收到所述第二信號後將所述轉換電路模塊的放大倍數向上調節預定值。
進一步地，所述電源轉換模塊還包括變壓子模塊，所述變壓子模塊用於在所述整流模塊進行處理之前，對所述輸入的交流信號先進行變壓在將變壓後得到的信號發送給所述整流模塊進行處理。
進一步地，所述轉換電路模塊包括多路可控開關、第一轉換電路子模塊、第三轉換電路子模塊和第五轉換電路子模塊；其中，所述多路可控開關包括第一開關、第三開關和第五開關；所述第一轉換電路子模塊包括第一電流跟隨單元、電流放大電路單元、第二電流跟隨單元、第一帶通濾波電路和第一相位補償電路，所述第一電流跟隨單元的輸入端經由所述第一開關連接所述主控模塊的第一輸出端，所述第一電流跟隨單元的輸出端連接所述電流放大電路單元的輸入端，所述電流放大電路單元的輸出端連接所述第二電流跟隨單元的輸入端，所述第二電流跟隨單元連接所述第一帶通濾波電路的輸入端，所述第一帶通濾波電路的輸出端連接所述第一相位補償電路的輸入端，所述第一相位補償電路的輸出端連接所述工作電容，所述主控模塊的電流放大控制端連接所述電流放大電路單元的放大控制端，以及所述主控模塊的第一帶通濾波控制端連接所述第一帶通濾波電路的濾波控制端；所述第三轉換電路子模塊包括第一電壓跟隨單元、電壓放大電路單元、第二電壓跟隨單元、第三帶通濾波電路和第三相位補償電路，所述第一電壓跟隨單元的輸入端經由所述第三開關連接所述主控模塊的第三輸出端，所述第一電壓跟隨單元的輸出端連接所述電壓放大電路單元的輸入端，所述電壓放大電路單元的輸出端連接所述第二電壓跟隨單元的輸入端，所述第二電壓跟隨單元連接所述第三帶通濾波電路的輸入端，所述第三帶通濾波電路的輸出端連接所述第三相位補償電路的輸入端，所述第三相位補償電路的輸出端連接所述工作電容，所述主控模塊的電壓放大控制端連接所述電壓放大電路單元的放大控制端，以及所述主控模塊的第三帶通濾波控制端連接所述第三帶通濾波電路的濾波控制端；所述第五轉換電路子模塊包括第一跟隨器、功率放大單元、第二跟隨器、第五帶通濾波電路和第五相位補償電路，所述第一跟隨器的輸入端經由所述第五開關連接所述主控模塊的第五輸出端，所述第一跟隨器的輸出端連接所述功率放大單元的輸入端，所述功率放大單元的輸出端連接所述第二跟隨器的輸入端，所述第二跟隨器連接所述第五帶通濾波電路的輸入端，所述第五帶通濾波電路的輸出端連接所述第五相位補償電路的輸入端，所述第五相位補償電路的輸出端連接所述工作電容，所述主控模塊的功率放大控制端連接所述功率放大單元的放大控制端，以及所述主控模塊的第五帶通濾波控制端連接所述第五帶通濾波電路的濾波控制端。
進一步地，所述轉換電路模塊還包括第二轉換電路子模塊和第四轉換電路子模塊，所述多路可控開關還包括第二開關和第四開關；所述第二轉換電路子模塊包括第三電流跟隨單元、電流型變頻單元、第四電流跟隨單元、第二帶通濾波電路和第二相位補償電路，所述第三電流跟隨單元的輸入端經由所述第二開關連接所述主控模塊的第二輸出端，所述第三電流跟隨單元的輸出端連接所述電流型變頻單元的輸入端，所述電流型變頻單元的輸出端連接所述第四電流跟隨單元的輸入端，所述第四電流跟隨單元連接所述第二帶通濾波電路的輸入端，所述第二帶通濾波電路的輸出端連接所述第二相位補償電路的輸入端，所述第二相位補償電路的輸出端連接所述工作電容，所述主控模塊的電流變頻控制端連接所述電流型變頻單元的變頻控制端，以及所述主控模塊的第二帶通濾波控制端連接所述第二帶通濾波電路的濾波控制端；所述第四轉換電路子模塊包括第三電壓跟隨單元、電壓型變頻單元、第四電壓跟隨單元、第四帶通濾波電路和第四相位補償電路，所述第三電壓跟隨單元的輸入端經由所述第四開關連接所述主控模塊的第四輸出端，所述第三電壓跟隨單元的輸出端連接所述電壓型變頻單元的輸入端，所述電壓型變頻單元的輸出端連接所述第四電壓跟隨單元的輸入端，所述第四電壓跟隨單元連接所述第四帶通濾波電路的輸入端，所述第四帶通濾波電路的輸出端連接所述第四相位補償電路的輸入端，所述第四相位補償電路的輸出端連接所述工作電容，所述主控模塊的電壓變頻控制端連接所述電壓型變頻單元的變頻控制端，以及所述主控模塊的第四帶通濾波控制端連接所述第四帶通濾波電路的濾波控制端。
本發明的用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路，主要針對微型特種電機，應用於機器人工作所需的微型電機的合理化啟動，出於高精度，高精準的操作，採用大量感壓和感流傳感器，實現對信號的調控功能和電機的保護，實現電機的精準啟動，保證電信號的精度化和平穩性。本發明能夠用於工業機器人的機械手臂的驅動，
本發明的用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路能夠根據電機的幾種啟動的要求進行不同方式的啟動。
此外，機器人手臂有大量的壓力，溫度，感磁等大量密集的傳感器，為了不影響其他部分的正常工作，電機的正常啟動工作尤為重要。本發明的用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路通過添加一個反饋環節，電機本身的工作電容和與電機的副相繞組串聯連接，後再與電機的主相繞組並聯連接，啟動電容與可控開關相連接，可控開關與單片機相連接。一旦啟動工作中工作電容的電壓過高，單片機接到信號，會觸發開關，中斷操作，起到保護作用，避免影響其他傳感器的工作。
通過以下結合附圖對本發明的最佳實施例的詳細說明，本發明的這些以及其他優點將更加明顯。
附圖說明
本發明可以通過參考下文中結合附圖所給出的描述而得到更好的理解，其中在所有附圖中使用了相同或相似的附圖標記來表示相同或者相似的部件。所述附圖連同下面的詳細說明一起包含在本說明書中並且形成本說明書的一部分，而且用來進一步舉例說明本發明的優選實施例和解釋本發明的原理和優點。在附圖中：
圖1是示意性地示出本發明的用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路的一個示例的結構圖；
圖2是示意性的示出圖1所示的轉換電路模塊的一種可能結構的框圖；
圖3A是示意性的示出圖2中的第一轉換電路子模塊的一種具體結構的電路圖；
圖3B是示意性的示出圖2中的第三轉換電路子模塊的一種具體結構的電路圖；
圖3C是示意性的示出圖2中的第五轉換電路子模塊的一種具體結構的電路圖；
圖4是示意性的示出圖1所示的轉換電路模塊的另一種可能結構的框圖。
本領域技術人員應當理解，附圖中的元件僅僅是為了簡單和清楚起見而示出的，而且不一定是按比例繪製的。例如，附圖中某些元件的尺寸可能相對於其他元件放大了，以便有助於提高對本發明實施例的理解。
具體實施方式
在下文中將結合附圖對本發明的示範性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中並未描述實際實施方式的所有特徵。然而，應該了解，在開發任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定於實施方式的決定，以便實現開發人員的具體目標，例如，符合與系統及業務相關的那些限制條件，並且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外，還應該了解，雖然開發工作有可能是非常複雜和費時的，但對得益於本公開內容的本領域技術人員來說，這種開發工作僅僅是例行的任務。
在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節而模糊了本發明，在附圖中僅僅示出了與根據本發明的方案密切相關的裝置結構和/或處理步驟，而省略了與本發明關係不大的其他細節。
本發明的實施例提供了一種用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路。圖1示出了本發明的用於工業機器人機械手臂的微型特種電機的啟動電路的一個示例性結構。該啟動電路包括電源轉換模塊1、主控模塊2、轉換電路模塊3、電壓傳感器5和邏輯電路模塊6。
如圖1所示，電源信號經電源轉換模塊1後，將平穩的直流信號輸送給主控模塊2(如主控板STM32)，從主控模塊2輸出的交流信號經過轉換電路模塊3處理後輸送給工作電容4。其中，轉換電路模塊3對主控模塊2輸出的交流信號進行處理的過程中，通過諸如相位補償電路等模塊實現對交流信號的相位補償，從而能夠將完美的交流信號輸送給工作電容4。
電源轉換模塊1包括整流子模塊和濾波子模塊，整流子模塊用於將輸入的交流信號調整為直流信號(使交流的正玄波調整到的X軸上方)，濾波子模塊用於對整流子模塊得到的直流信號進行濾波以使該直流信號的波形變為平穩直流波形的電信號後發送給主控模塊2。其中，整流子模塊例如由二極體構成，其整流方式例如採用全波整流(橋式整流，有專門的元件或用4個二極體)。
工作環境的不定，外界環境的電源可能不匹配電機的正常啟動，加上外界電磁幹擾的影響，因此可以採用小型的變壓器裝置，實現電壓幅值的改變，並通過一個整流濾波電路，實現交流電轉換成直流電，方便電機的平穩，儘可能在信號的源頭減少諧波的影響。這樣，根據一個實現方式，電源轉換模塊1還可以包括變壓子模塊，變壓子模塊用於在整流模塊進行處理之前，對輸入的交流信號先進行變壓在將變壓後得到的信號發送給整流模塊進行處理。
由此，通過電源轉換模塊1能夠對外界不符合要求的電源信號進行處理，如將交流信號轉變成直流信號，進行幅值改變，進行一次濾波，除去噪聲信號。
主控模塊2用於將從電源轉換模塊1接收到的信號進行預處理後發送給轉換電路模塊3。主控模塊2例如可以對從電源轉換模塊1接收到的信號進行以下預處理：檢測接收到的以上電信號的頻率，並當該電信號的頻率與參考頻率之差大於預設差值時，對該電信號進行二次濾波。其中，參考頻率、預設差值例如可以根據經驗來設定，或者也可以通過試驗的方法來確定，這裡不再贅述。又如，主控模塊2也可以對傳輸過來的電信號進行分析和處理，主要對幅值和頻率進行監控，如果頻率與正常頻率有較大的不同，說明有外界諧波摻雜，給出濾波指令，進行二次濾波。主控模塊2例如可以採用信號處理晶片STM32構成，STM32晶片本身屬於集成電路，上面有D/A環節和濾波環節，從控制電路輸出的交流信號本身是平穩的信號，在信號的源頭消除了電磁幹擾和諧波的影響。
轉換電路模塊3用於：在切換至第一工作模式時，對所述主控模塊發來的信號進行電壓放大、濾波以及相位補償，以將經過所述電壓放大及濾波以及相位補償後的信號作為啟動信號發送給電機的工作電容4；在切換至第二工作模式時，對所述主控模塊發來的信號進行電流放大、濾波以及相位補償，以將經過所述電流放大及濾波以及相位補償後的信號作為啟動信號發送給電機的工作電容4；在切換至第三工作模式時，對所述主控模塊發來的信號進行功率放大、濾波以及相位補償，以將經過所述功率放大及濾波以及相位補償後的信號作為啟動信號發送給電機的工作電容4。
其中，第一工作模式對應於電壓啟動模式(對應於下文中的第一轉換電路子模塊3-1)，第二工作模式對應於電流啟動模式(對應於下文中的第三轉換電路子模塊3-3)，而第三工作模式對應於功率啟動模式(對應於下文中的第五轉換電路子模塊3-5)。
此外，如圖1所示，電壓傳感器5用於檢測工作電容4兩端的電壓(例如，電壓傳感器5為設置在工作電容4上的貼片傳感器)。邏輯電路模塊6用於在工作電容4兩端的電壓超出預設範圍之外的情況下，向主控模塊2發送反饋信號，以通過主控模塊2來調整啟動信號。其中，電機的定子副繞組與工作電容4串聯後再與定子主繞組並聯。
電源轉換模塊1連接主控模塊2，主控模塊2連接轉換電路模塊3，轉換電路模塊3連接電機的工作電容4，而工作電容4上設有電壓傳感器5以檢測工作電容4兩端的電壓。此外，電壓傳感器5連接邏輯電路模塊6，以將其檢測到的電壓發給邏輯電路模塊6。邏輯電路模塊6連接主控模塊2。
主控模塊2可以實現以下功能：1)對電源轉換模塊1傳輸過來的電信號進行分析和處理，在集成晶片中，進行信號的整形、濾波和D/A轉換，輸出平穩的交變信號，輸出端連接轉換電路(即轉換電路模塊3)，實現信號的輸入操作；2)對電信號幅值和頻率進行監控，並與邏輯電路模塊6相連，接收邏輯電路傳輸過來的信號，給出及時的應答指令；3)輸入通道的選取，根據電機的啟動需求，如果需要頻率的改變，採用變頻器電路的通道進行輸入，還分電流和電壓變頻倆個環節；如果需要大的電壓，採取大電壓通道；如果要大電流，採用大電流通道。
特種微型電機具有定子和主副繞組，啟動信號(如啟動電流或電壓等)傳輸到定子主副繞組上，將在阻尼繞組中產生感應的阻尼電流，進而有磁壓升，產生一個啟動的轉矩，轉軸運轉，電機會有轉速的變化；同時，主控模塊2會對電信號進行時時的調控，完成電機的順利啟動。工作電源分別給主繞組和副繞組供電以使電機通電，電機的轉速逐漸升高以使工作電容的兩端電壓變大，並在工作電容的兩端電壓大於第一預設電壓時，可控開關斷開使啟動電容停止工作，電機完成啟動。第一預設電壓例如可以根據經驗值設定，也可通過試驗的方法來確定，這裡不再贅述。
電壓檢測模塊(即電壓傳感器5)對工作電容兩端電壓進行實時地檢測，當檢測的工作電容兩端電壓超出預設範圍之外的情況下，邏輯電路模塊6向主控模塊2發出反饋信號。其中，預設範圍例如可以根據經驗值來設定，或者，也可以通過試驗的方法來確定，這裡不再贅述。主控模塊2在接收到反饋信號的情況下，根據該反饋信號對轉換電路模塊3進行調節(如調節放大倍數，濾波帶寬等)，進而實現對啟動信號的調整。
根據一種實現方式，當工作電容的端電壓大於安全電壓時，判定其「超出預設範圍之外」，這樣，斷開電源開關，切換到大電阻電路，實現電流的切斷，保護電機的繞組不會燒壞。所有環節均與總線DC相連接，實現數據的時時傳遞，和信號的快速處理。
根據另一種實現方式，「超出預設範圍之外」存在兩種情形，一種是大於預設範圍中的最大值(也可以說，大於預設範圍內所有值)，另一種是小於預設範圍中的最小值(也可以是，小於預設範圍內所有值)。
當工作電容兩端電壓大於預設範圍中的最大值時，邏輯電路模塊6向主控模塊2發送第一信號，將第一信號作為反饋信號。這樣，主控模塊2接收到第一信號(作為反饋信號)時，例如可以調整啟動信號以使工作電容兩端電壓減小，如可以將轉換電路模塊3的放大倍數向下調節預定值(比如從當前檔位向下調節一個檔位)。調整啟動信號時如可採用預設步長進行分次調整，每次調整完啟動信號後，再判斷當前的工作電容兩端電壓是否在預設範圍內，若其仍大於預設範圍中的最大值，則繼續進行上述調整，直至工作電容兩端電壓落入預設範圍內為止。
此外，當工作電容兩端電壓小於預設範圍中的最小值時，邏輯電路模塊6向主控模塊2發送第二信號，將第二信號作為反饋信號。這樣，向主控模塊2接收到第二信號(作為反饋信號)時，例如可以調整啟動信號以使工作電容兩端電壓增大，如可以將轉換電路模塊3的放大倍數向上調節預定值(比如從當前檔位向上調節一個檔位)。其中，調整啟動信號時如可採用預設步長進行分次調整，每次調整完啟動信號後，再判斷當前的工作電容兩端電壓是否在預設範圍內，若其仍小於預設範圍中的最小值，則繼續進行上述調整，直至工作電容兩端電壓落入預設範圍內為止。
換句話說，在該實現方式中，邏輯電路模塊6主要接收來自濾波電路的電信號，對信號進行邏輯比較，如果檢測電壓、電流的幅值或者電信號的頻率大於安全閾值時，會輸出應答給主控模塊2的控制晶片STM32，給出終端執行指令，可控開關將斷開電源開關，切換到大電阻電路，實現電流的切斷，避免大的衝擊電信號燒壞電機；如果檢測未滿足工作需要，給出相應應答指令，主控模塊2會加大信號的強度。
需要說明的是，若某次調整前，工作電容兩端電壓大於預設範圍中的最大值，而該次調整後，工作電容兩端電壓卻小於預設範圍中的最小值(或者，該次調整前工作電容兩端電壓卻小於預設範圍中的最小值，而該次調整後工作電容兩端電壓大於預設範圍中的最大值)，則可以通過將步長減小的方式繼續進行調整。
根據一個實現方式，如圖2所示，轉換電路模塊3包括多路可控開關、第一轉換電路子模塊3-1、第三轉換電路子模塊3-3和第五轉換電路子模塊3-5；其中，多路可控開關包括第一開關K1、第三開關K3和第五開關K5。其中，選擇閉合第一開關K1，而斷開第三開關K3和第五開關K5，則接通第一轉換電路子模塊3-1；選擇閉合第三開關K3，而斷開第一開關K1和第五開關K5，則接通第三轉換電路子模塊3-3；選擇閉合第五開關K5，而斷開第一開關K1和第三開關K3，則接通第五轉換電路子模塊3-5。
第一轉換電路子模塊3-1適用於需要電流信號作為啟動信號的情況。第一轉換電路子模塊3-1包括第一電流跟隨單元3-1-1、電流放大電路單元3-1-2、第二電流跟隨單元3-1-3、第一帶通濾波電路3-1-4和第一相位補償電路3-1-5，第一電流跟隨單元3-1-1的輸入端經由第一開關K1連接主控模塊2的第一輸出端，第一電流跟隨單元3-1-1的輸出端連接電流放大電路單元3-1-2的輸入端，電流放大電路單元3-1-2的輸出端連接第二電流跟隨單元3-1-3的輸入端，第二電流跟隨單元3-1-3連接第一帶通濾波電路3-1-4的輸入端，第一帶通濾波電路3-1-4的輸出端連接第一相位補償電路3-1-5的輸入端，第一相位補償電路3-1-5的輸出端連接工作電容，主控模塊2的電流放大控制端連接電流放大電路單元3-1-2的放大控制端，以及主控模塊2的第一帶通濾波控制端連接第一帶通濾波電路3-1-4的濾波控制端。
例如，第一轉換電路子模塊3-1可以具有如圖3A所示的電路結構。如圖3A所示，第一轉換電路子模塊3-1對應於電流啟動模式，其由跟隨電路(即第一電流跟隨單元3-1-1)、電流放大電路(即電流放大電路單元3-1-2)、跟隨電路(即第二電流跟隨單元3-1-3)、帶通濾波電路(即第一帶通濾波電路3-1-4)和相位補償電路(即第一相位補償電路3-1-5)組成。其中，相位補償電路的作用是補償電信號的相位，減小RC組合電路網絡帶來的振蕩影響。
如圖3A所示，對於電流啟動模式，轉換電路模塊3通過閉合第一開關K1而關閉其他開關來執行第一轉換電路子模塊3-1的處理。其中，R表示電阻，而C表示電容。在第一轉換電路子模塊3-1中，跟隨電路由R1位於正相端，R2位於反相端，以及放大器構成。電流放大電路由R3、R4、R5、R6、R7、R8.以及倆個反相放大器構成和程控放大電路由四路模擬開關(由電阻R9、R10、R11、R12，可控開關構成)，R13、R14以及一個反相放大器構成。跟隨電路位於正相端的R15，反相端的R16.以及放大器構成。帶通濾波電路由二路可控開關(電阻R18、R19可控開關構成)，R17、R20、R21、R22、R23、C1、C2，RC網絡電路以及放大器構成。相位補償電路R24、R25、R26、R27、C3、C4、RC網絡電路以及放大器構成。其中，A1-A7為對應的正向放大器和反向放大器。
第三轉換電路子模塊3-3適用於需要電壓信號作為啟動信號的情況。第三轉換電路子模塊3-3包括第一電壓跟隨單元3-3-1、電壓放大電路單元3-3-2、第二電壓跟隨單元3-3-3、第三帶通濾波電路3-3-4和第三相位補償電路3-3-5，第一電壓跟隨單元3-3-1的輸入端經由第三開關K3連接主控模塊2的第三輸出端，第一電壓跟隨單元3-3-1的輸出端連接電壓放大電路單元3-3-2的輸入端，電壓放大電路單元3-3-2的輸出端連接第二電壓跟隨單元3-3-3的輸入端，第二電壓跟隨單元3-3-3連接第三帶通濾波電路3-3-4的輸入端，第三帶通濾波電路3-3-4的輸出端連接第三相位補償電路3-3-5的輸入端，第三相位補償電路3-3-5的輸出端連接工作電容，主控模塊2的電壓放大控制端連接電壓放大電路單元3-3-2的放大控制端，以及主控模塊2的第三帶通濾波控制端連接第三帶通濾波電路3-3-4的濾波控制端。
例如，第三轉換電路子模塊3-3可以具有如圖3B所示的電路結構。如圖3B所示，第三轉換電路子模塊3-3對應於電壓啟動模式，其由跟隨電路(即第一電壓跟隨單元3-3-1)、PID調控電路，跟隨電路(即第二電壓跟隨單元3-3-3)，程控放大電路，帶通濾波電路(即第三帶通濾波電路3-3-4)，相位補償電路(即第三相位補償電路3-3-5)。在圖3B中，PID調控電路和程控放大電路相當於實現電壓放大電路單元3-3-2。如圖3B所示，跟隨電路由R30、R28、R29、C5、C6RC網絡電路和放大器電路構成。PID調控電路由電阻R31、R34位於放大器反相端，R32位於放大器正相端，R37、R33、C7位於放大器反相端，R35位於放大器反相端；R49、R52位於放大器反相端，R50、R51位於放大器正相端，R53、R54、C8、RC網絡電路和放大器；四路模擬開關電路電阻R40、R41、R42、R43、R44、R45加上放大器構成。跟隨電路由R48位於放大器正相端，R46位於反相端構成。帶通濾波電路電阻R55、R56、R57、R58、R59、C9、C10，RC網絡電路，放大器構成。相位補償電路由二路可控開關電路，R60、R61、R62、R63、R64、C11、C12，RC網絡電路，放大器構成。其中，A8-A17為對應的正向放大器和反向放大器。
第五轉換電路子模塊3-5適用於需要功率信號作為啟動信號的情況。第五轉換電路子模塊3-5包括第一跟隨器3-5-1、功率放大單元3-5-2、第二跟隨器3-5-3、第五帶通濾波電路3-5-4和第五相位補償電路3-5-5，第一跟隨器3-5-1的輸入端經由第五開關K5連接主控模塊2的第五輸出端，第一跟隨器3-5-1的輸出端連接功率放大單元3-5-2的輸入端，功率放大單元3-5-2的輸出端連接第二跟隨器3-5-3的輸入端，第二跟隨器3-5-3連接第五帶通濾波電路3-5-4的輸入端，第五帶通濾波電路3-5-4的輸出端連接第五相位補償電路3-5-5的輸入端，第五相位補償電路3-5-5的輸出端連接工作電容，主控模塊2的功率放大控制端連接功率放大單元3-5-2的放大控制端，以及主控模塊2的第五帶通濾波控制端連接第五帶通濾波電路3-5-4的濾波控制端。
例如，第五轉換電路子模塊3-5可以具有如圖3C所示的電路結構。如圖3C所示，第五轉換電路子模塊3-5對應於功率啟動模式，其由跟隨電路(即第一跟隨器3-5-1)、電橋放大電路(即功率放大單元3-5-2)、跟隨電路(即第二跟隨器3-5-3)、帶通濾波電路(即第五帶通濾波電路3-5-4)以及相位補償電路組成(即第五相位補償電路3-5-5)。在圖3C中，跟隨電路由正相端的R65、反相端R66放大器構成。電橋放大電路由R67、R68、R69、R70電阻網絡，四路模擬開關電路由R71、R72、R73、R74、R75、R76、放大器構成。跟隨電路由R76、R77放大器構成。帶通濾波電路由二路可控開關電路由R79、R80、R78、R81、R83、R84、C13、C14,RC網絡電路，和放大器構成。相位補償電路R85、R86、R87、R88、C15、C16，RC網絡電路和放大器構成。其中，A18-A22為對應的正向放大器和反向放大器。
根據另一個實現方式，如圖4所示，轉換電路模塊3除了包括第一轉換電路子模塊3-1、第三轉換電路子模塊3-3和第五轉換電路子模塊3-5之外，還可以包括第二轉換電路子模塊3-2和第四轉換電路子模塊3-4；此外，多路可控開關除了包括第一開關K1、第三開關K3和第五開關K5之外，還可以包括第二開關K2和第四開關K4。
第二轉換電路子模塊3-2適用於需要電流變頻信號作為啟動信號的情況。第二轉換電路子模塊3-2包括第三電流跟隨單元3-2-1、電流型變頻單元3-2-2、第四電流跟隨單元3-2-3、第二帶通濾波電路3-2-4和第二相位補償電路3-2-5，第三電流跟隨單元3-2-1的輸入端經由第二開關K2連接主控模塊2的第二輸出端，第三電流跟隨單元3-2-1的輸出端連接電流型變頻單元3-2-2的輸入端，電流型變頻單元3-2-2的輸出端連接第四電流跟隨單元3-2-3的輸入端，第四電流跟隨單元3-2-3連接第二帶通濾波電路3-2-4的輸入端，第二帶通濾波電路3-2-4的輸出端連接第二相位補償電路3-2-5的輸入端，第二相位補償電路3-2-5的輸出端連接工作電容，主控模塊2的電流變頻控制端連接電流型變頻單元3-2-2的變頻控制端，以及主控模塊2的第二帶通濾波控制端連接第二帶通濾波電路3-2-4的濾波控制端；
第四轉換電路子模塊3-4適用於需要電壓變頻信號作為啟動信號的情況。第四轉換電路子模塊3-4包括第三電壓跟隨單元3-4-1、電壓型變頻單元3-4-2、第四電壓跟隨單元3-4-3、第四帶通濾波電路3-4-4和第四相位補償電路3-4-5，第三電壓跟隨單元3-4-1的輸入端經由第四開關K4連接主控模塊2的第四輸出端，第三電壓跟隨單元3-4-1的輸出端連接電壓型變頻單元3-4-2的輸入端，電壓型變頻單元3-4-2的輸出端連接第四電壓跟隨單元3-4-3的輸入端，第四電壓跟隨單元3-4-3連接第四帶通濾波電路3-4-4的輸入端，第四帶通濾波電路3-4-4的輸出端連接第四相位補償電路3-4-5的輸入端，第四相位補償電路3-4-5的輸出端連接工作電容，主控模塊2的電壓變頻控制端連接電壓型變頻單元3-4-2的變頻控制端，以及主控模塊2的第四帶通濾波控制端連接第四帶通濾波電路3-4-4的濾波控制端。
例如，根據標牌和電機的工作需求，可以在STM32中寫個程序，手動一個按鍵，按鍵對應各種信號，1常規電壓放大工作模式(相當於上文中的第一工作模式)，2變頻電壓放大工作模式，3常規電流放大工作模式(相當於上文中的第二工作模式)，4變頻電流放大工作模式，5功率放大工作模式(相當於上文中的第三工作模式)。
根據一個實現方式，邏輯電路模塊6可以執行如下處理：當工作電容兩端的電壓大於預設範圍中最大值時向主控模塊2發送第一信號作為反饋信號，以使主控模塊2在接收到第一信號後將轉換電路模塊3的放大倍數向下調節預定值；以及當工作電容兩端的電壓小於預設範圍中最小值時向主控模塊2發送第二信號作為反饋信號，以使主控模塊2在接收到第二信號後將轉換電路模塊3的放大倍數向上調節預定值。
需要說明的是，對於變頻器方式的電機功能啟動，在變頻器電路中，主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類，電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流迴路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器。正常的電信號的頻率為50HZ，根據電機的工作需要，進行變頻器電路的設計，當電機需要不在滿負荷下工作的要求，使用變頻調速時，通過電信號的頻率改變，進而影響電機的轉速，可以實現電機的啟動。本次設計的電機使用變頻器的作用就是為了調速，並降低啟動電流。
為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC)，這個過程叫整流。一般逆變器是把直流電源逆變為一定的固定頻率和一定電壓的逆變電源。對於逆變為頻率可調、電壓可調的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動機調速用，又叫變頻調速器。對於主要用在儀器儀表的檢測設備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對波形進行整理，可以輸出標準的正弦波，叫變頻電源。
此外，還需要說明書的是，對於功率放大，利用三極體的電流控制作用或場效應管的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極體的集電極電流永遠是基極電流的β倍，β是三極體的交流放大倍數，應用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等於基極電流的β倍，然後將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號，這現象成為三極體的放大作用。經過不斷的電流放大，就完成了功率放大。
另外，對於電壓跟隨而言，電壓跟隨器的輸出電壓與輸入電壓是相同的，電壓放大倍數恆小於且接近1。電壓跟隨器的顯著特點就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一般來說，輸入阻抗要達到幾兆歐姆是很容易做到的。輸出阻抗低，通常可以到幾歐姆。做緩衝級及隔離級。因為，電壓放大器的輸出阻抗一般比較高，通常在幾千歐到幾十千歐，如果後級的輸入阻抗比較小，那麼信號就會有相當的部分損耗在前級的輸出電阻中。在這個時候，就需要電壓跟隨器來從中進行緩衝。起到承上啟下的作用。另外一個作用就是隔離，電路置於前級和功放之間，可以切斷電磁幹擾產生的反電動勢。
由此可知，轉換電路模塊3主要由跟隨器、放大電路及濾波電路構成，對從主控模塊2輸出的電信號，跟隨器電路主要作為電路的局部緩衝和信號的隔離，儘可能較少外界諧波幹擾，提高精度；放大電路分別對電流和電壓進行幅值的改變，實現大電壓和大電流的輸出；變頻器電路對電流和電壓的頻率進行改變，進而會影響電機的轉速，可以進行節能啟動電機；濾波電路，主要對傳輸過來的電信號進行濾波操作，降低外界幹擾提高精度；輸出端與邏輯電路模塊6相連接。
儘管根據有限數量的實施例描述了本發明，但是受益於上面的描述，本技術領域內的技術人員明白，在由此描述的本發明的範圍內，可以設想其它實施例。此外，應當注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本發明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權利要求書的範圍和精神的情況下，對於本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對於本發明的範圍，對本發明所做的公開是說明性的，而非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求書限定。