水轮机调速器通过改变水轮机导叶开度控制进入水轮机转轮的流量，进而调节水轮机的输出功率和转速，并实现机组的起动、停机、发电、调相、甩负荷处理等操作控制及各种工况间的自动转换。对水轮机调速器总的要求是：稳定性好，可靠性高，静、动态品质优良，操作简单，维护方便。水轮机调速器结构框如图所示。

水轮机调速器结构框图

水轮机调速器分为机械液压调速器、电气液压调速器和微机调速器。

为早期的调速器，简称机调。其测速及反馈信号均用机械方法产生，经机械综合后通过液压放大部分实现对水轮机接力器的驱动。机调在20世纪30年代时发展就较为完善，操作简单、可靠性较高，但其静、动态特性较差，且存在机件磨损等问题。对于一些中小型水电机组，特别是只带固定负荷的小型机组，仍采用机械液压调速器。

40年代出现，简称电液调速器、电调。其测速及反馈信号均用电气方法产生，经电气综合、放大后通过电气液压放大部分实现对水轮机接力器的驱动。电调经历了从电子管、晶体管到集成电路等几个发展阶段。电调的性能品质相对机调有了一定的提高，在测量和控制精度、速动性及稳定性等方面均有较大改善，但可靠性没有明显提高。

基于微机的电液调速器，70年代开始研制。80年代中后期，微机调速器得到推广应用，其性能水平高于机调和电调，且可以用计算机软件很方便地实现调节控制功能，可靠性、可用性、可维护性大幅提高。大中型水电机组均采用微机调速器或已改造成微机调速器。

微机调速器是电液调速器的延伸与发展，在结构上与电液调速器的最大区别在于：调速器的信号检测和采集、调节规律的形式、各项功能的实现均由微机系统来完成，调速器的机械部分主要起电气随动和液压放大的作用。电气部分的硬件系统由工业微机系统、频率测量与I/O接口、信号综合和功率放大、人机接口及反馈传感器等几部分组成；软件系统包括信号采集与测量软件、调节算法与控制软件、信号输出软件、故障诊断与容错处理软件及人机接口软件等。不同的微机调速器可能具有不同的系统结构，如单微机系统、双微机系统、多CPU系统、多微机容错系统等。微机调速器的机械部分分为两种形式：一种是主要包括电/液转换（如电液转换器、伺服比例阀）或电/机转换（如步进电动机、伺服电动机）、液压放大部件、主配压阀，以及机械开限和手操机构等组成；另一种是数字信号与液压直接结合，无电液转换元件、无主配压阀，无中间位置，抗油污能力强，可在500微米油污颗粒下工作。不同的微机调速器在机械柜结构设计、元件选取、空间布置等方面也存在差异，它们决定着调速器的操作灵敏性、可靠性、使用和维护的便利性等。