随着脉冲功率技术在军用和民用领域里的广泛应用,脉冲功率系统的设计研究受到越来越多的重视,而开关作为脉冲功率系统的核心组件一直以来都是阻碍脉冲功率技术快速发展的瓶颈。真空触发开关(Triggered Vacuum Switch-TVS)作为开关的种,具有工作电压范围宽、高库仑电量导通特性和高触发准确度等优点,但存在大电流下使用寿命不长的问题。为改善TVS在大电流时触发机构失效和主电极烧蚀的问题,本文对TVS的触发极和主电极寿命开展大量实验工作,提出性能改进方法,使其工作寿命得到提高。为对高功率TVS的触发机构失效与性能改进进行研究,搭建TVS触发回路和主回路。首先对平行圆盘型TVS进行触发性能实验,该TVS结构较为简单,触发环为半导体材料。实验后发现平行圆盘型TVS在多次工作后触发极-阴极间绝缘电阻下降明显,容易导致误触发,不能满足实际应用的需求。为使触发极躲开主间隙放电电弧以避免其被烧蚀,设计平行多棒型TVS,其触发环为高铝瓷材料。分别对不同尺寸的TVS,不同厚度的触发环和触发环表而有无涂釉进行实验研究,结果得到当TVS的触发环距离为0.5 mm时,满足10 kV的触发电压要求,触发环表而涂釉时可以有效的降低沿而金属沉积,提高触发极的使用寿命。为改进沿面型TVS的绝缘极电阻随着实验次数的增加逐渐减小的问题,设计一种T型触发极结构的场击穿型TVS,触发极边角与带有倾角的阴极之间区域为触发放电区域。该结构可以增大电场畸变程度,降低所需触发电压。为设计合适的场击穿型TVS,进行了真空中板—板和针—板实验研究,获得不同间隙距离和大气压强情况下击穿电压的变化规律。对设计的TVS进行极性效应分析,得到主电极正极性时触发成功率高于主电极负极性时的结论,并分析了触发电流的不同对场击穿触发间隙击穿过程的影响。研究TVS主电极烧蚀和性能改进方法,对平行圆盘型TVS进行寿命实验。几十次大电流实验后,解剖开圆盘型TVS,发现主电极的阴极、阳极表面,以及金属屏蔽罩烧蚀都很严重。对平行多棒型TVS电极烧蚀进行实验研究,发现在额定电流下多次实验后,主电极烧蚀并不严重,但是随着电流的增大,主电极烧蚀变得明显,并且对TVS的烧蚀进行定量计算,得到TVS闭合电流与电极面积的关系。对高功率TVS触发机构和主电极烧蚀机理进行研究,为分析TVS的触发机构失效机理。对实验后触发环成分进行检测,发现随着实验次数的增加,触发环表而金属沉积也线性增加。用真空电弧原理解释主电极烧蚀与失效机理,可以得到多棒型TVS首先在棒-板之间放电产生电弧,最后在棒-棒之间形成电弧,这种结构能将电弧分割成多段,并使真空电弧保持在并联状态。对场击穿型和沿面击穿型TVS,在不同间隙距离、锥形套角度下内部电场进行仿真,获得不同情况下内部电场的变化情况,更为全面地了解TVS导通机理。研究触发源对TVS触发性能的影响。结果表明,在间接触发回路中,通过减小脉冲变压器的漏感和增大电容C1,触发回路电流将增大,时延将减小；在续流电路中触发回路的电流上升率可以达到150A/μs,时延在2-4μs之间；在脉冲变压器副方和触发极之间并联电容的方式中,触发回路的电流上升率达到20kA/μs,时延在2μs左右;在没有脉冲变压器的直接触发回路中,触发电流的上升率大于4kA/μs,时延缩短至500ns。通过改变触发回路参数和结构,触发稳定性可以得到提高,时延可以得到明显缩短。