励磁系统是同步发电机的重要组成部分，对发电机运行的可靠性和稳定性有着直接影响。励磁系统故障仍是发电机组电气故障的主要原因。因此，有必要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。 励磁系统一般由功率单元和励磁调节器两部分组成，但目前的数字式励磁调节器都缺乏对功率单元故障进行在线监测、诊断的功能。本文在一种基于DSP的励磁调节器的基础上，提出了利用DSP芯片实现励磁功率单元故障在线监测、诊断的设计方案，并研制了相关装置。论文首先对控制系统故障诊断技术的相关知识及发展动态进行了综述，并介绍了故障诊断技术在发电机励磁系统中的应用情况。其次，对DSP芯片的性能特点、结构及应用进行了说明。接着，阐述了基于频谱分析的三相全控整流桥故障诊断方法，并应用该方法对故障模型重新进行了仿真、分析，得出了相应的故障诊断判据。然后，论文对故障诊断装置中各硬件功能模块的设计与实现及软件的编写进行了详细论述。最后，论文对该故障诊断装置进行了电量测量精度实验和故障诊断实验。实验结果表明，该装置运行稳定，具备励磁调节能力，且能够有效对励磁系统故障进行在线监测和诊断。