同步发电机励磁系统对发电机和电力系统的可靠性和稳定性起着重要作用。在我国,励磁系统普遍存在部件耦合度大,故障易发率高,升级、维修困难等问题。为了解决上述问题,本文构建了一种基于CAN总线的分布式励磁系统,并给出了励磁系统测量单元的硬件和软件设计方法。在硬件设计中,介绍了励磁系统测量单元的硬件组成部分,其中有调理电路的设计,CAN接口电路的设计;然后介绍了软件组成,采用C语言与汇编语言实现了模块化程序的设计。精确的交流电量参数测量是励磁调节和故障实时监测诊断的基础,为此本文对交流电量参数测量方法进行了研究,讨论了利用小波变换矩阵对电压和电流采样值进行小波变换,测量功率、有效值、频率和相位的方法。通过仿真表明,在稳态信号情况下,如果采样过程不存在同步误差,利用小波变换的方法可以对交流电量参数进行准确的测量。励磁系统故障是发电机组电气故障的主要原因。对励磁系统进行故障实时监测诊断,在故障发生时能迅速发现及时处理,避免误调节减少损失始终是同步发电机励磁系统研究的重点。本文阐述了基于频谱分析的三相全控整流桥故障诊断的方法,并应用该方法在Matlab/Simulink环境下的SimPowerSystems模块库对故障模型进行了仿真、分析,得到了相应的故障诊断判据。