电磁暂态仿真主要分析电网故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流,及系统谐波和波形畸变,对电网的规划和设计具有重要意义,大量高频电力电子器件的引入对电磁暂态仿真提出了更高的要求。针对现有数字仿真工具仿真步长均在10μs级,同时精度较低的特点,本文实现了一种基于FPGA平台的步长小、精度高、支持较大电网规模的仿真平台。为了进一步提高仿真实时性,本文提出了一种大小步长多速率联合仿真的机制,并在小步长端对电磁暂态仿真程序(electromagnetic transient program,EMTP)的算法进行了并行化优化,将小步长端仿真过程主要分为元件区计算、历史电流源合并、网络方程求解三大部分。基于并行化算法,对小步长端的硬件架构进行了设计,通过采用循环乘累加结构提高了核心网络方程的求解效率,而设计的浮点数多数据集合并电路则解决了诺顿等效历史电流源累加的问题。本文最终实现了仿真步长低至2μs、全过程双精度仿真、最高支持74个三相节点的FPGA电磁暂态仿真系统,该系统在实现仿真步长小、精度高、支持规模大的同时,还实现了仿真的可配置性,大步长及外接物理装置均可以为小步长系统提供相关配置,满足了电网多样化仿真场景的需求。与国内外现有电磁暂态仿真系统相比,本文设计的仿真系统在仿真步长、精度及可配置性方面都具有一定的优势。