本发明提供了一种三级式无刷同步电机旋转整流器故障诊断方法，包括：通过地面试验获取交流励磁机励磁电流的波动范围；获取发电机空载建压时的电机转速；获取励磁电流平均值；判断励磁电流瞬时值和励磁电流平均值是否超出了所对应的转速下的波动范围，若是，则在连续三个主电机输出电压周期内判断励磁电流瞬时值和励磁电流平均值是否超出了所对应的转速下的波动范围；若是，则判断励磁电流脉动频率是否为主电机输出电压频率的六倍，若是，则诊断结果为正常，否则，诊断结果为异常。本发明能够解决现有技术中旋转整流器故障诊断方法计算复杂，计算量大，占用过多计算资源的技术问题。