采用换流回路人工过零的机械式多断口串联式直流真空断路器克服真空饱和效应,以实现真空断路器高电压化,解决高电压大电流直流开断问题,是实现可再生能源及新能源发电的有效途径之一。本文基于人工过零机械式多断口串联式直流真空断路器拓扑结构,以126kV三断口直流真空断路器为研究对象,采用快速斥力机构为操动机构,建立物理数学模型,根据电磁原理与实际工况要求,得到机构参数范围。基于MATLAB编程计算,求得机构出力、速度、位移及电流特性曲线。基于传动机构运动特性分析,提出基于机械联动的直流断路器传动机构,利用凸轮滚轮替代连杆滑块,给出一种直流断路器用凸轮滚轮传动机构,其机构紧凑且兼具传动变直作用,兼作合闸保持和脱扣装置。基于Solidworks平台,建立传动机构运动特性分析三维模型,通过改变凸轮轮廓参数,分析不同轮廓参数下机构的输出特性。根据直流断路器中主开关和换流开关配合分析,得到基于凸轮滚轮机构的主开关和换流开关的位移时间曲线,以满足直流开断要求。实现主开关与换流回路无延时配合,以减少分散性所造成的开断失败。采用有限元法,建立快速斥力机构电磁模型,定量分析充电电压、斥力盘与线圈间距等因素对机构出力及运动特性的影响,并从单机构稳定性和多机构同步性方面对机构分散性进行定量分析。基于统计学理论,提出一种基于最小二乘支持向量机法的机构动作时间分散性预测模型。基于MATLAB平台,编写LS-SVM算法,并采用IPSO、SAPSO、CFA、QPSO及BEF优化算法对预测模型正规化参数和核参数进行优化,评价平均相对误差和均方根误差,得到最佳预测模型。