CN108418386B - 大功率直线电磁加速系统 - Google Patents

大功率直线电磁加速系统 Download PDF

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Abstract

大功率直线电磁加速系统，属于电机领域，现有大功率直线电磁加速系统的驱动系统存在的动态均流控制难度大以及不具备容错功能的问题。所述大功率直线电磁加速系统：初级起始区的线圈的串联匝数多，线圈驱动器的输出电流小，实现了采用小电流、高斩波频率的驱动器来驱动直线电机的低速段的目的。初级终末区的线圈的串联匝数少，线圈驱动器的输出电流大。在驱动高速段时，采用多个并联单元线圈并联联结，并对每个并联单元线圈分别驱动，实现了利用中小功率驱动器并联驱动大功率电机的目的，这有效地避免了多功率开关器件并联所导致的动态均流控制难度大的问题，也实现了驱动系统的容错。

Description

大功率直线电磁加速系统
技术领域
本发明涉及电磁加速系统，属于电机领域。
背景技术
现有的大功率直线电磁加速系统主要应用于航空母舰的舰载机，无人机和预警机的电磁弹射、导弹的辅助发射、空天飞行器的助推发射和高速高加速度电磁推进试验系统等场合。这其中，舰载机电磁弹射器是一种典型的大功率直线电磁加速系统，主要由大功率直线电机、电能存储装置和功率变换器构成。舰载机电磁弹射器利用大功率直线电机产生的行进电磁力推动舰载机达到起飞速度，具有工作时间短、加速度高和输出功率大等诸多优点。
在加速行程较长的应用场合中，通常采用分段供电技术来提高大功率直线电磁加速系统的效率和功率因数，降低系统对电源容量需求。分段供电技术采用位置传感器实时检测动子的运动位置，实时切换通电定子区间，进而实现对与动子耦合的紧邻数段定子模块的通电。
在设计大功率直线电机的驱动系统时，可以采用单电源驱动，也可以采用多电源驱动。目前，国内外学者对分段供电技术的主要研究方向为多段初级并联供电。典型的分段供电驱动系统的拓扑结构如图1或图2所示。其中，图1和图2分别为单电源驱动和两电源驱动的分段供电驱动系统的拓扑结构图。对于单电源驱动的分段供电驱动系统，必须保证任何时刻至少要有两段初级同时通电。而对于两电源驱动的分段供电驱动系统，则可实现奇、偶数段初级依次交替通电，次级同时耦合两段初级时才同时通电。因此，后者的效率稍高于前者。
然而，现有大功率直线电磁加速系统的分段供电驱动系统仍然存在以下问题：
1、无论是单电源驱动还是两电源驱动，驱动系统均采用全功率逆变器来实现。全功率逆变器的容量大，斩波频率低。在低速段工作时，全功率逆变器的输出电流的谐波分量大，这导致被驱动的大功率直线电机的效率低、振动大及噪声高。除此之外，对于全功率逆变器，其逆变电路通过增加每个桥臂的开关管，以器件并联的形式来实现负载侧大电流的输出，进而满足大功率的需求。然而，这导致全功率逆变器的开关器件数量过多、要求的耐压等级过高以及实现动态均流的难度过大。
2、分段供电驱动系统不具备容错功能，一旦驱动电源出现故障，整个直线电磁加速系统将无法正常工作，这导致系统的可靠性低。
发明内容
本发明为解决现有大功率直线电磁加速系统的驱动系统存在的动态均流控制难度大以及不具备容错功能的问题，提出了一种大功率直线电磁加速系统。
本发明所述的大功率直线电磁加速系统包括大功率多相直线电机和高压逆变系统；
大功率多相直线电机包括初级和次级，初级为m相集中式绕组，次级为p对极结构；
m＝2p-1，m＝2p+1，m＝2p-2或m＝2p+2；
初级包括n个线圈，每个线圈均包括i个子线圈；
对于初级起始区的线圈，i个子线圈串联成1个并联单元线圈；
对于初级终末区的线圈，i个子线圈并联成i个并联单元线圈；
对于初级中间区的线圈，i个子线圈构成j个并联单元线圈，1≤j≤i；
对于初级中间区，各线圈的并联单元线圈数自初级起始区至初级终末区逐渐增多；
高压逆变系统包括n个线圈驱动器，n个线圈驱动器共用正负直流母线，并分别用于驱动n个线圈；
线圈驱动器包括若干个线圈驱动单元，每个线圈驱动器的线圈驱动单元数与其对应线圈的并联单元线圈数相等；
线圈驱动单元采用半桥驱动电路，其两个输出端分别与其对应并联单元线圈的两个接线端相连。
本发明所述的大功率直线电磁加速系统包括大功率多相直线电机和高压逆变系统；
大功率多相直线电机包括初级和次级，初级为m相集中式绕组，次级为p对极结构；
m＝2p-1，m＝2p+1，m＝2p-2或m＝2p+2；
初级绕组沿运动方向分为k段，各段间每相绕组的串联线圈匝数和导体截面积均不等，自初级起始区至初级终末区，各段间每相绕组的串联线圈匝数逐渐减少，每相绕组的导体截面积和电流均逐渐增大；
每段内各相绕组的线圈匝数相等；
高压逆变系统包括k个绕组段驱动器，k个绕组段驱动器共用正负直流母线，并分别用于驱动k个初级绕组段；
绕组段驱动器包括m个相线圈驱动单元，分别用于驱动其对应初级绕组段内的m相线圈，m个相线圈驱动单元的容量均相同；
相线圈驱动单元采用半桥驱动电路，其两个输出端分别与其对应相线圈的两个接线端相连。
作为优选的是，大功率多相直线电机为长初级、短次级结构；
集中式绕组无铁心或有铁心无槽；
大功率多相直线电机为单边结构或双边结构。
作为优选的是，大功率多相直线电机为直线感应电机、直线同步电机或直线磁阻电机。
作为优选的是，大功率多相直线电机同一相内线圈的导体截面积均相等。
作为优选的是，在大功率多相直线电机加速的过程中，与次级相对应的初级的各相绕组的安匝数均相等。
作为优选的是，线圈驱动单元与相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、功率开关器件S1、功率开关器件S2、功率开关器件S3、功率开关器件S4、功率开关器件S01、功率开关器件S02、功率开关器件S11和功率开关器件S12；
功率开关器件S1的负极和功率开关器件S3的负极分别与功率开关器件S2的正极和功率开关器件S4的正极相连，功率开关器件S1的正极和功率开关器件S2的负极分别与功率开关器件S3的正极和功率开关器件S4的负极相连；
功率开关器件S1的正极与功率开关器件S3的正极的公共端同时与功率开关器件S01的负极和功率开关器件S02的正极相连，功率开关器件S01的正极与电源Ui0的正极相连，功率开关器件S02的负极同时与功率开关器件S11的负极和功率开关器件S12的正极相连；
功率开关器件S11的正极同时与电源Ui0的负极和电源Ui1的正极相连，电源Ui1的负极同时与功率开关器件S12的负极和功率开关器件S2的负极与功率开关器件S4的负极的公共端相连；
功率开关器件S1的负极与功率开关器件S2的正极的公共端和功率开关器件S3的负极与功率开关器件S4的正极的公共端分别与待驱动线圈L的两个接线端相连。
作为优选的是，线圈驱动单元与相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、功率开关器件S1、功率开关器件S2、功率开关器件S3、功率开关器件S4、二极管D1和二极管D2；
功率开关器件S1的正极与电源Ui0的正极相连，功率开关器件S1的负极同时与功率开关器件S2的正极和二极管D1的阴极相连，功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极相连，功率开关器件S3的负极同时与功率开关器件S4的正极和二极管D2的阳极相连，功率开关器件S4的负极与电源Ui1的负极相连，电源Ui1的正极同时与电源Ui0的负极、二极管D1的阳极和二极管D2的阴极相连；
电源Ui1的正极与电源Ui0的负极、二极管D1的阳极和二极管D2的阴极的公共端和功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极的公共端分别与待驱动线圈L的两个接线端相连。
作为优选的是，线圈驱动单元与相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、功率开关器件S1、功率开关器件S2、功率开关器件S3、功率开关器件S4、功率开关器件S5、功率开关器件S6、功率开关器件S7、功率开关器件S8、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；
功率开关器件S1的正极同时与电源Ui0的正极和功率开关器件S5的正极相连，功率开关器件S1的负极同时与二极管D1的阴极和功率开关器件S2的正极相连，功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极相连，功率开关器件S3的负极同时与二极管D2的阳极和功率开关器件S4的正极相连，功率开关器件S4的负极同时与功率开关器件S8的负极和电源Ui1的负极相连，电源Ui1的正极同时与电源Ui0的负极、二极管D1的阳极、二极管D2的阴极、二极管D3的阳极和二极管D4的阴极相连；
二极管D3的阴极同时与功率开关器件S5的负极和功率开关器件S6的正极相连，二极管D4的阳极同时与功率开关器件S7的负极和功率开关器件S8的正极相连，功率开关器件S6的负极与功率开关器件S7的正极相连；
功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极的公共端和功率开关器件S6的负极与功率开关器件S7的正极的公共端分别与待驱动线圈L的两个接线端相连。
作为优选的是，线圈驱动单元与相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、多电平子模块SM1～多电平子模块SMN和多电平子模块SM1'～多电平子模块SMN'；
每个多电平子模块均包括第一功率开关器件、第二功率开关器件和电容，电容的第一端和第二端分别与第一功率开关器件的正极和第二功率开关器件的负极相连，第一功率开关器件的负极与第二功率开关器件的正极相连；
第一功率开关器件的负极与第二功率开关器件的正极的公共端和电容的第二端与第二功率开关器件的负极的公共端分别为多电平子模块的第一端和第二端；
对于多电平子模块SM1～多电平子模块SMN至多电平子模块SM1'～多电平子模块SMN'，前者的第二端与后者的第一端相连，多电平子模块SM1的第一端与电源Ui0的正极相连，多电平子模块SMN'的第二端与电源Ui1的负极相连，电源Ui1的正极与电源Ui0的负极相连；
电源Ui0的负极与电源Ui1的正极的公共端和多电平子模块SMN的第二端与多电平子模块SM1'的第一端的公共端分别与待驱动线圈L的两个接线端相连。
本发明所述的大功率直线电磁加速系统：初级起始区的线圈的串联匝数多，线圈驱动器的输出电流小，初级终末区的线圈的串联匝数少，线圈驱动器的输出电流大，进而实现了采用小电流、高斩波频率的驱动器来驱动直线电机的低速段，这有效地解决了现有大功率直线电机在低速段工作时存在的效率低、振动大及噪声高的问题。在驱动高速段时，采用多个并联单元线圈并联联结，并对每个并联单元线圈分别驱动，实现了利用中小功率驱动器并联驱动大功率电机的目的，这有效地避免了多功率开关器件并联所导致的动态均流控制难度大的问题，也实现了驱动系统的容错。
采用本发明提出的大功率多相直线电机和高压逆变系统，既能够提高直线电机低速段的反电势和电感，使低速段的电流控制精度高，又能够降低所述大功率直线电磁加速系统的逆变器容量和系统损耗。同时，可实现直线电机初级线圈和线圈驱动器的模块化，使驱动系统具备容错功能，提高了系统可靠性。除此之外，高压逆变系统采用正负直流母线供电与半桥驱动电路，能够节省功率开关器件，进而降低系统的成本。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的大功率直线电磁加速系统进行更详细的描述，其中：
图1为背景技术提及的单电源驱动的分段供电驱动系统的拓扑结构图；
图2为背景技术提及的两电源驱动的分段供电驱动系统的拓扑结构图；
图3为实施例一提及的大功率十二相直线电机的结构示意图；
图4为实施例一提及的动子的结构示意图；
图5为实施例一提及的定子的结构示意图；
图6为实施例一提及的导向初级的结构示意图；
图7为实施例一提及的推进初级的结构示意图；
图8为实施例二提及的半桥级联型五电平驱动单元的电路原理图；
图9为实施例二提及的半桥级联型五电平驱动系统的电路原理图；
图10为实施例三提及的二极管钳位三电平半桥驱动单元的电路原理图；
图11为实施例三提及的二极管钳位三电平半桥驱动系统的电路原理图；
图12为实施例四提及的中点钳位H桥五电平驱动单元的电路原理图；
图13为实施例四提及的中点钳位H桥五电平驱动系统的电路原理图；
图14为实施例五提及的半桥模块化多电平驱动单元的电路原理图；
图15为实施例五提及的半桥模块化多电平驱动系统的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所述的大功率直线电磁加速系统作进一步说明。
实施例一：下面结合图3至图7详细地说明本实施例。
本实施例所述的大功率直线电磁加速系统包括大功率十二相直线电机和高压逆变系统；
大功率十二相直线电机为长初级、短次级结构，初级为十二相无铁心集中式绕组，次级为5对极结构；
大功率十二相直线电机包括定子和动子；
定子固定在地面上，定子包括悬浮、导向初级1和推进初级2，动子安装在撬车3上，动子包括低温容器4和超导线圈5，超导线圈5固装在低温容器4内；
悬浮和导向初级1均为双边结构，每边初级均包括多个线圈组1-1和线圈基板1-2，线圈组1-1包括两个矩形线圈，两个矩形线圈沿垂向上下并列固定在线圈基板1-2上且绕向相反、首尾连接在一起，多个线圈组1-1沿运动方向依次排列，双边初级对称布置，双边初级中对应线圈组1-1的上线圈的首端连在一起，双边初级中对应线圈组1-1的上线圈的尾端连在一起；
推进初级2包括初级线圈2-1与初级基板2-2，初级线圈2-1嵌放在初级基板2-2的槽中，由超导线圈5励磁形成的磁极N和磁极S依次交替排列固定在撬车3下侧，磁极分两列，每列10个磁极，左右两列对应的磁极的极性相同；
推进初级2位于左右两列磁极之间，推进初级2与两列磁极之间为气隙，两列磁极与地面上悬浮导向初级1之间为气隙，气隙所在平面与运动方向平行，与水平面相垂直。
在本实施例中，正负直流母线与大功率多相直线电机平行、就近布置，线圈驱动器安装在被驱动定子线圈附近。这解决了现有技术中驱动电源与被驱动直线电机初级之间距离较长，存在电能长线传输问题以及系统的电磁干扰大，可能出现过电压现象，会破坏电机绕组绝缘的问题。
实施例二：下面结合图8和图9详细地说明本实施例。
本实施例所述的大功率直线电磁加速系统的线圈驱动单元或相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、功率开关器件S1、功率开关器件S2、功率开关器件S3、功率开关器件S4、功率开关器件S01、功率开关器件S02、功率开关器件S11和功率开关器件S12；
功率开关器件S1的负极与功率开关器件S2的正极相连，形成一个桥臂；
功率开关器件S3的负极与功率开关器件S4的正极相连，形成另一个桥臂；
将两个桥臂并联形成全桥电路；
待驱动线圈L的一端与功率开关器件S2的正极相连，另一端与功率开关器件S3的负极相连；
功率开关器件S01的负极与功率开关器件S02的正极相连，功率开关器件S01的正极与电源Ui0的正极相连，形成一个半桥；
功率开关器件S11的负极与功率开关器件S12的正极相连，功率开关器件S11的正极与电源Ui1的正极相连，形成另一个半桥；
将功率开关器件S02的负极与功率开关器件S11的负极相连，形成级联半桥；
将功率开关器件S01的负极与功率开关器件S1的正极相连，功率开关器件S12的负极与功率开关器件S2的负极相连，形成半桥级联型五电平驱动单元。
图9为半桥级联型五电平驱动系统的电路原理图。如图9所示，在低速区，即初级起始区，初级线圈包括2个并联单元线圈，每个线圈驱动器包括2个半桥级联型五电平驱动单元；在高速区，即初级终末区，初级线圈包括3个并联单元线圈，每个线圈驱动器包括3个半桥级联型五电平驱动单元。
实施例三：下面结合图10和图11详细地说明本实施例。
本实施例所述的大功率直线电磁加速系统的线圈驱动单元或相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、功率开关器件S1、功率开关器件S2、功率开关器件S3、功率开关器件S4、二极管D1和二极管D2；
功率开关器件S1的正极与电源Ui0的正极相连，功率开关器件S1的负极与功率开关器件S2的正极相连，功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极相连，功率开关器件S3的负极与功率开关器件S4的正极相连，功率开关器件S4的负极与电源Ui1的负极相连；
二极管D1的阴极与功率开关器件S2的正极相连，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连，二极管D2的阴极与功率开关器件S4的正极相连，形成二极管三电平钳位驱动单元；
电源Ui0与电源Ui1串联，电源Ui0的负极与二极管D1的阳极相连，待驱动线圈L的一端与二极管D1的阳极相连，另一端与功率开关器件S3的正极相连。
图11为二极管钳位三电平半桥驱动系统的电路原理图。如图11所示，在低速区，即初级起始区，初级线圈包括2个并联单元线圈，每个线圈驱动器包括2个二极管三电平钳位驱动单元；在高速区，即初级终末区，初级线圈包括3个并联单元线圈，每个线圈驱动器包括3个二极管三电平钳位驱动单元。
实施例四：下面结合图12和图13详细地说明本实施例。
本实施例所述的大功率直线电磁加速系统的线圈驱动单元或相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、功率开关器件S1、功率开关器件S2、功率开关器件S3、功率开关器件S4、功率开关器件S5、功率开关器件S6、功率开关器件S7、功率开关器件S8、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；
功率开关器件S1的正极与电源Ui0的正极相连，功率开关器件S1的负极与功率开关器件S2的正极相连，功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极相连，功率开关器件S3的负极与功率开关器件S4的正极相连，功率开关器件S4的负极与电源Ui1的负极相连；
二极管D1的阴极与功率开关器件S2的正极相连，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连，二极管D2的阴极与功率开关器件S4的正极相连，形成二极管钳位电路；
功率开关器件S5的正极与电源Ui0的正极相连，功率开关器件S5的负极与功率开关器件S6的正极相连，功率开关器件S6的负极与功率开关器件S7的正极相连，功率开关器件S7的负极与功率开关器件S8的正极相连，功率开关器件S8的负极与电源Ui1的负极相连；
二极管D3的阴极与功率开关器件S6的正极相连，二极管D3的阳极与二极管D4的阴极相连，二极管D4的阴极与功率开关器件S8的正极相连，形成二极管钳位电路；
电源Ui0与电源Ui1串联，电源Ui0的负极同时与二极管D1的阳极和二极管D3的阳极相连，待驱动线圈L的一端与功率开关器件S2的负极相连，另一端与功率开关器件S7的正极相连，形成中点钳位H桥五电平驱动单元。
图13为中点钳位H桥五电平驱动系统的电路原理图。如图13所示，在低速区，即初级起始区，初级线圈包括2个并联单元线圈，每个线圈驱动器包括2个中点钳位H桥五电平驱动单元。在高速区，即初级终末区，初级线圈包括3个并联单元线圈，每个线圈驱动器包括3个中点钳位H桥五电平驱动单元。
实施例五：下面结合图14和图15详细地说明本实施例。
本实施例所述的大功率直线电磁加速系统的线圈驱动单元或相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、多电平子模块SM1～多电平子模块SMN和多电平子模块SM1'～多电平子模块SMN'；
每个多电平子模块均包括第一功率开关器件、第二功率开关器件和电容，电容的第一端和第二端分别与第一功率开关器件的正极和第二功率开关器件的负极相连，第一功率开关器件的负极与第二功率开关器件的正极相连；
第一功率开关器件的负极与第二功率开关器件的正极的公共端和电容的第二端与第二功率开关器件的负极的公共端分别为多电平子模块的第一端和第二端；
对于多电平子模块SM1～多电平子模块SMN至多电平子模块SM1'～多电平子模块SMN'，前者的第二端与后者的第一端相连，多电平子模块SM1的第一端与电源Ui0的正极相连，多电平子模块SMN'的第二端与电源Ui1的负极相连，电源Ui1的正极与电源Ui0的负极相连，形成半桥模块化多电平驱动单元；
电源Ui0的负极与电源Ui1的正极的公共端和多电平子模块SMN的第二端与多电平子模块SM1'的第一端的公共端分别与待驱动线圈L的两个接线端相连。
图15为半桥模块化多电平驱动系统的电路原理图。如图15所示，在低速区，即初级起始区，初级线圈包括2个并联单元线圈，每个线圈驱动器包括2个半桥模块化多电平驱动单元。在高速区，即初级终末区，初级线圈包括3个并联单元线圈，每个线圈驱动器包括3个半桥模块化多电平驱动单元。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.大功率直线电磁加速系统，其特征在于，所述大功率直线电磁加速系统包括大功率多相直线电机和高压逆变系统；
大功率多相直线电机包括初级和次级，初级为m相集中式绕组，次级为p对极结构；
m＝2p-1或m＝2p+1或m＝2p-2或m＝2p+2；
初级包括n个线圈，每个线圈均包括i个子线圈；
对于初级起始区的线圈，i个子线圈串联成1个并联单元线圈；
对于初级终末区的线圈，i个子线圈并联成i个并联单元线圈；
对于初级中间区的线圈，i个子线圈构成j个并联单元线圈，1≤j≤i；
对于初级中间区，各线圈的并联单元线圈数自初级起始区至初级终末区逐渐增多；
高压逆变系统包括n个线圈驱动器，n个线圈驱动器共用正负直流母线，并分别用于驱动n个线圈；
线圈驱动器包括若干个线圈驱动单元，每个线圈驱动器的线圈驱动单元数与其对应线圈的并联单元线圈数相等；
线圈驱动单元采用半桥驱动电路，其两个输出端分别与其对应并联单元线圈的两个接线端相连。
2.大功率直线电磁加速系统，其特征在于，所述大功率直线电磁加速系统包括大功率多相直线电机和高压逆变系统；
大功率多相直线电机包括初级和次级，初级为m相集中式绕组，次级为p对极结构；
m＝2p-1或m＝2p+1或m＝2p-2或m＝2p+2；
初级绕组沿运动方向分为k段，各段间每相绕组的串联线圈匝数和导体截面积均不等，自初级起始区至初级终末区，各段间每相绕组的串联线圈匝数逐渐减少，每相绕组的导体截面积和电流均逐渐增大；
每段内各相绕组的线圈匝数相等；
高压逆变系统包括k个绕组段驱动器，k个绕组段驱动器共用正负直流母线，并分别用于驱动k个初级绕组段；
绕组段驱动器包括m个相线圈驱动单元，分别用于驱动其对应初级绕组段内的m相线圈，m个相线圈驱动单元的容量均相同；
相线圈驱动单元采用半桥驱动电路，其两个输出端分别与其对应相线圈的两个接线端相连。
3.如权利要求1或2所述的大功率直线电磁加速系统，其特征在于，大功率多相直线电机为长初级、短次级结构；
集中式绕组无铁心或有铁心无槽；
大功率多相直线电机为单边结构或双边结构。
4.如权利要求1或2所述的大功率直线电磁加速系统，其特征在于，大功率多相直线电机为直线感应电机或直线同步电机或直线磁阻电机。
5.如权利要求1或2所述的大功率直线电磁加速系统，其特征在于，大功率多相直线电机同一相内线圈的导体截面积均相等。
6.如权利要求1或2所述的大功率直线电磁加速系统，其特征在于，在大功率多相直线电机加速的过程中，与次级相对应的初级的各相绕组的安匝数均相等。
7.如权利要求1或2所述的大功率直线电磁加速系统，其特征在于，线圈驱动单元与相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、功率开关器件S1、功率开关器件S2、功率开关器件S3、功率开关器件S4、功率开关器件S01、功率开关器件S02、功率开关器件S11和功率开关器件S12；
功率开关器件S1的负极和功率开关器件S3的负极分别与功率开关器件S2的正极和功率开关器件S4的正极相连，功率开关器件S1的正极和功率开关器件S2的负极分别与功率开关器件S3的正极和功率开关器件S4的负极相连；
功率开关器件S1的正极与功率开关器件S3的正极的公共端同时与功率开关器件S01的负极和功率开关器件S02的正极相连，功率开关器件S01的正极与电源Ui0的正极相连，功率开关器件S02的负极同时与功率开关器件S11的负极和功率开关器件S12的正极相连；
功率开关器件S11的正极同时与电源Ui0的负极和电源Ui1的正极相连，电源Ui1的负极同时与功率开关器件S12的负极和功率开关器件S2的负极与功率开关器件S4的负极的公共端相连；
功率开关器件S1的负极与功率开关器件S2的正极的公共端和功率开关器件S3的负极与功率开关器件S4的正极的公共端分别与待驱动线圈L的两个接线端相连。
8.如权利要求1或2所述的大功率直线电磁加速系统，其特征在于，线圈驱动单元与相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、功率开关器件S1、功率开关器件S2、功率开关器件S3、功率开关器件S4、二极管D1和二极管D2；
功率开关器件S1的正极与电源Ui0的正极相连，功率开关器件S1的负极同时与功率开关器件S2的正极和二极管D1的阴极相连，功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极相连，功率开关器件S3的负极同时与功率开关器件S4的正极和二极管D2的阳极相连，功率开关器件S4的负极与电源Ui1的负极相连，电源Ui1的正极同时与电源Ui0的负极、二极管D1的阳极和二极管D2的阴极相连；
电源Ui1的正极与电源Ui0的负极、二极管D1的阳极和二极管D2的阴极的公共端和功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极的公共端分别与待驱动线圈L的两个接线端相连。
9.如权利要求1或2所述的大功率直线电磁加速系统，其特征在于，线圈驱动单元与相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、功率开关器件S1、功率开关器件S2、功率开关器件S3、功率开关器件S4、功率开关器件S5、功率开关器件S6、功率开关器件S7、功率开关器件S8、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；
功率开关器件S1的正极同时与电源Ui0的正极和功率开关器件S5的正极相连，功率开关器件S1的负极同时与二极管D1的阴极和功率开关器件S2的正极相连，功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极相连，功率开关器件S3的负极同时与二极管D2的阳极和功率开关器件S4的正极相连，功率开关器件S4的负极同时与功率开关器件S8的负极和电源Ui1的负极相连，电源Ui1的正极同时与电源Ui0的负极、二极管D1的阳极、二极管D2的阴极、二极管D3的阳极和二极管D4的阴极相连；
二极管D3的阴极同时与功率开关器件S5的负极和功率开关器件S6的正极相连，二极管D4的阳极同时与功率开关器件S7的负极和功率开关器件S8的正极相连，功率开关器件S6的负极与功率开关器件S7的正极相连；
功率开关器件S2的负极与功率开关器件S3的正极的公共端和功率开关器件S6的负极与功率开关器件S7的正极的公共端分别与待驱动线圈L的两个接线端相连。
10.如权利要求1或2所述的大功率直线电磁加速系统，其特征在于，线圈驱动单元与相线圈驱动单元的电路结构相同；
所述电路结构包括电源Ui0、电源Ui1、多电平子模块SM1～多电平子模块SMN和多电平子模块SM1'～多电平子模块SMN'；
每个多电平子模块均包括第一功率开关器件、第二功率开关器件和电容，电容的第一端和第二端分别与第一功率开关器件的正极和第二功率开关器件的负极相连，第一功率开关器件的负极与第二功率开关器件的正极相连；
第一功率开关器件的负极与第二功率开关器件的正极的公共端和电容的第二端与第二功率开关器件的负极的公共端分别为多电平子模块的第一端和第二端；
对于多电平子模块SM1～多电平子模块SMN至多电平子模块SM1'～多电平子模块SMN'，前者的第二端与后者的第一端相连，多电平子模块SM1的第一端与电源Ui0的正极相连，多电平子模块SMN'的第二端与电源Ui1的负极相连，电源Ui1的正极与电源Ui0的负极相连；
电源Ui0的负极与电源Ui1的正极的公共端和多电平子模块SMN的第二端与多电平子模块SM1'的第一端的公共端分别与待驱动线圈L的两个接线端相连。
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