随着同步发电机制造技术的发展,单机容量不断增大,大型同步发电机组的运行状态直接影响电网的安全与稳定。快速励磁系统的大量应用使电力系统的等效阻尼组变小,与此同时,大规模风电、太阳能等电力电子化新能源的接入,也加大了电网发生振荡的风险。励磁装置作为同步发电机的主要控制设备,不仅可以控制发电机的电压和无功功率,还能通过电力系统稳定器(PSS)提高系统的阻尼,从而有效地防止和抑制低频振荡。因此,在当前背景下,励磁装置的可靠性不仅关系到机组自身的安全运行问题,还关系到整个电力系统的安全与稳定运行。本文从提高励磁装置的可靠性角度出发,研制了一种基于ARM+FPGA的同步发电机励磁调节器,并在此平台上开展了励磁控制算法及PSS控制算法的研究工作。首先,本文简述了励磁调节器及其控制算法的发展现状,并论述了同步发电机励磁系统在电力系统中的重要作用及励磁调节器组成与原理,为本文所设计的励磁调机器提供了理论支持。其次,详细描述了基于ARM+FPGA的励磁调节器硬件平台的研制,包括继电器I0模块、模拟量信号调理模块、触发脉冲隔离放大模块、CPU模块以及电源模块等各基本功能模块的硬件设计;同时还描述了基于uC/OS-Ⅲ操作系统的软件编程以及VerilogHDL的FPGA编程,包括采样、控制、PSS算法、FPGA、触摸屏等子任务的详细编程。最后,在实验室的单机无穷大系统上的进行了验证性实验,并于2017年8月,在2500kW水轮发电机组上进行了现场调试及为期半年的连续试运行实验。实验结果表明,本文所设计的励磁调节器硬件合理、可靠,软件及相关算法设计正确、有效,控制功能和控制效果达到了预期目标,关键技术指标均优于国标及相关规程要求。