电磁加速系统由能量存储系统,电力电子系统,直线电机驱动系统以及控制系统四个子系统构成。电磁加速驱动系统中,直线电机是驱动的动力源,直接驱动负载作直线运动。适用于电磁加速器驱动的直线电机主要有直线感应电机、永磁型直线同步电机以及超导励磁型直线同步电机。其中,由于直线感应电机具有次级结构简单坚固,质量小,制造和运行成本低,运行安全可靠,逆变器大功率开关器件开关频率较低等优点,因而选择长初级双边直线感应电机作为加速器的驱动电机。本文将针对电磁加速器中最为核心的驱动系统进行深入研究,根据加速的特殊性,提出了一种新型的变极距双边直线感应电机作为加速驱动。传统直线电机控制时通常采用控制电流频率的方法控制电磁推力输出,且需要实时检测速度位移量进行反馈,当高速时所需电流频率增大,必然受到逆变器开关频率的限制。介于此所提出的变极距直线感应电机在加速过程中电流频率恒定不变,且无需进行反馈控制,因而即可以优化控制方式,又可以减小电机损耗。本文首先建立了变极距双边直线感应电机一维场和二维场方程,分析气隙磁场组成部分,求解气隙磁场磁感应强度表达式,并分析了端部效应对气隙磁场的影响,以及极距的变化对磁场强度和端部效应的影响。根据已求得的气隙磁场磁感应强度表达式,推导分析电机的各项动态性能。其次,推导符合加速用的考虑端部效应影响的变极距长初级双边直线感应电机等值电路。采用端部效应系数对端部效应进行修正,并求解各修正系数表达式。分析极距的变化对等值电路参数值的影响,并采用路的理论仿真分析极距的变化对端部效应特征参数的影响。再次,根据实际加速指标要求,对变极距直线感应电机各设计参数进行计算选取,仿真分析极距的变化对磁路参数、电路参数的影响。提出极距分段变换和极距连续变换两种变极距直线电机设计方式。随后,将变极距模式拓展为变相宽度的形式,推导任意位置处的相带宽度和任意位置处的极距大小表达式,分析次级参数量和空气阻力等外界因素对电机性能的影响。分析变极距双边直线感应电机极距连续变化时气隙磁场情况,求取不同区域的磁感应强度。推导变极距电机各项绕组的自感、互感公式,推导电磁推力输出及最大电磁推力值,并仿真分析极距的变化对电机性能的影响。利用有限元仿真软件,仿真分析电机磁力线及磁密分布,验证理论计算的有效性。最后,以直线感应电机等效电路为基础,以q-d-0坐标系为基准,提出一种新型的驱动控制策略,恒定电流频率,优化加速控制过程,建立变极距直线感应电机动态模型,并对电机在恒频控制时的各项动态特性进行仿分析研究。