传统的电压互感器一般在工频条件下使用,超出工频范围测量结果变得不精确,且不能提供频率参数。动车组牵引电机工作频带较宽,因此不能采用传统的电压互感器进行测量。电压互感器设计时既要考虑铁心磁感应强度不能饱和,又要考虑满足一定精度。针对CRH1动车组牵引系统,设计出一种适合动车组牵引电机的宽频电压互感器测量系统。其铁心采用超微晶合金材料,二次侧出口电压较小,输出经过简单的电压变换就能方便计算机的处理,输出电压和频率参数,并能与上位机通信。在牵引电机运行频率较高的点,该电压互感器损耗较小,充分保证测量的精度。首先,介绍了电压互感器的基本原理、基本参数、误差来源等,介绍了麦克斯韦方程组、电磁场问题求解方法。研究了有限元法的原理、基本步骤和优点,分析了电压互感器瞬态场理论。其次,分析了硅钢片在频率分别为50Hz与100Hz时的铁损耗,提出了采用新型铁心材料超微晶合金,从磁导率、饱和磁感应强度、价格等参数对几种常用软磁材料进行了比较。针对动车组牵引系统的特殊性,提出了设计一种节能型低功率互感器,非常适合用于车载情况,具有精度高和反应灵敏的特点。然后完成了电压互感器相关参数的计算,对电压互感器进行了二维有限元分析,主要观察了磁通量、励磁电流、磁感应强度云图、一次反电势、二次反电势等参数的图形。仿真过程中空载合闸时磁通较大,产生几倍的励磁电流并短时间恢复正常,是一种正常工作状态。由于一次侧电压较小,仿真难度适中,波形显示良好。最后,完成了输出电压的处理。芯片选用AT89C51单片机,输出电压经电压转换后,单片机进行采样,设计了采样电路、电源电路、显示电路及通信电路等,并对外围电路进行了仿真。考虑到动车组牵引系统是一个强电磁环境,分析了电磁干扰来源并提出了抗干扰措施。本文设计出一种动车组牵引系统专用的宽频电压互感器,是新一代集成化、智能化设备,为动车组用宽频电压互感器国产化提供了参考依据。