多棒极型触发真空开关(Triggered Vacuum Switch with multi-rod electrode,简称MTVS)的电极结构由多对棒状电极相互交错排列形成多个间隙,实现了电弧的多通道发展,避免了电弧的集聚,从而具有转移库仑量高、通流能力强、工作电压范围宽,触发电压低、寿命长等优点。本文根据脉冲功率系统和配电网系统中的不同应用需求,从电弧运动机理、电极结构优化、极性效应、负极性触发特性以及大电流高库仑通流寿命等方面对MTVS进行研究,从而为此种开关的设计和推广提供理论依据和参考。建立了MTVS导通时的三维仿真模型,对在不同通流情况下其内部的纵向和横向磁场分布进行计算分析,同时还对不同导通情况下电弧弧柱以及棒状电极的受力情况及其影响因素进行了分析,仿真结果表明：在单个棒棒间隙导通时横向磁场占主导作用,而所有间隙导通时纵向磁场占主导地位,从而使得真空电弧能够在MTVS内部保持运动状态,这也是MTVS具有的高通流能力的本质原因；部分间隙导通时电弧通道和电极主要受到背向电极中心的径向电磁力,而所有间隙导通时则主要受指向电极中心的径向电磁力的作用。采用CMOS高速摄像机系统对MTVS中电弧的整体发展过程进行观测,并对电弧运动速率进行测量分析,研究发现在MTVS内的电弧运动速度最快可以达到1000m/s以上。在电流上升阶段真空电弧运动速度较快,且电弧亮度高；而在电流下降阶段电弧运动速度慢,且电弧光亮低,同时还出现了电弧停滞的现象。在电流峰值小于20kA时电弧只充满了部分间隙,当电流峰值大于20kA时电弧几乎充满MTVS所有间隙。采用有限元法对MTVS的静电场分布进行计算分析,并对其主电极结构进行优化设计,主要分析电极边缘的倒角半径等结构参数对其电场畸变系数的影响,计算结果表明当MTVS的顶端面倒角半径取5mm且棒极侧面边缘倒角半径取3mm时,可以使其电场畸变系数降低到最小值3。对MTVS的极性效应进行仿真研究,并对其在不同极性条件下的触发特性进行实验研究。研究表明MTVS的特殊结构决定了初始等离子体的扩散过程在正负极性配置下有很大的差别,因此MTVS具有较强的极性效应,当工作在正极性配置下时其触发可靠性高,触发时延及分散性小,然而在负极性配置下触发很困难,触发失败率较高。本文提出双MTVS反向并联的方式成功解决其在交流模式下的触发可靠性问题。最后对优化前后的MTVS样品的通流及寿命特性进行了实验研究,实验结果表明：(1)在电流峰值为100kA且脉宽为600μs单次转移电荷45C的条件下,MTVS的寿命大于1000次,且在通流100次之后其触发电压会达到一个稳定状态；而且MTVS的极限峰值电流为250kA,极限di/dt最高为9.1kA/μs；(2)在峰值为30kA脉宽为10ms单次库仑转移量为120C时寿命可以达到1000次以上,而且在通流200次之后其触发时延相对稳定在5μs左右,而触发电压也相对稳定在40-1000V范围内；在峰值电流为65kA且脉宽为22ms单次转移库仑量为402C的脉冲电流作用下,MTVS的寿命大于30次,触发时延在1-9μs范围内；(3)电极结构优化之后的MTVS的耐压特性有了明显提高,其最低平均直流击穿电压提高了62.8%；电极材料为铜铬合金的MTVS的最低平均直流击穿电压要比无氧铜MTVS的高出20%,且触发时延及分散性较小,触发电压相对较高。