随着科学技术的不断发展，目前，调速器的功能己经远远超出单纯速度调节的范畴，因而，IEC在制订新的技术条件时，己运用了水电机组控制系统的术语。水电机组控制系统的主要控制功能包括转速控制、出力控制和水位控制三个方面。这三种控制作用可以设计成组合式或分离式。但是需要特别指出的是:这三种控制作用均作用在同一液压系统上，因而在控制模式转换时，要确保无扰切换。在组合式控制系统中，三种控制模式可以是并联式、串联式或混联式。一般来说，近代调速器除速度调节这一基本功能外，均兼有出力(功率)调节、开度调节、开停机操作、工况转换等功能，有的还具有两段或多段关闭等功能。与此相关，调速器的结构也往往有所不同。
由于20世纪70年代以来，主要发展电子调速器(含模拟型和数字型)，因而，本章中对机械调速器不再赘述。目前国内外电子型调速器最普遍的总体结构模式为电子控制器加液压随动系统，如图2一3一1(a>所示。电子控制器的任务是采集各种外部信号(含状态和命令)，针对被控对象的要求实现各种调节及控制规律，然后将控制量输出至液压随动系统。近代电子调速器的液压随动系统一般均不参与控制规律的实现，其主要作用是将电子控制器的控制输出进行功率放大，借以控制接力器。
转桨式水轮机导叶和桨叶间时协联关系，以及冲击式水轮机喷针和折流板间的协联关系，以前由机械部分通过凸轮实现;在近代电子调速器中，协联关系均由电气部分完成。相应地，导叶和桨叶的控制，或喷针和折流板的控制，各有其自身的液压随动系统。
需要指出的是，模拟电子调速器及多数微机调速器中，采用模拟综合，即电子调节器的输出信号(如0一lOV)相当于接力器行程0一100 %，它与接力器反馈信号在综合放大器合合后，传送至电液转换器。我国科技人员在微机调速器中，除了采用这种方式外，还采用数字综合，如图2一3一1(幼所示。在数字综合时，接力器行程反馈经AD转换器转换为数字信号，比较综合的任务在微机内由数字计算完成，再将数字综合后的信号经DA转换器转换为模拟信号后输送至电液伺服阀。显然，在稳态时，这种方式的微机输出为零。在数字综合时，AD转换器需对接力器行程进行高速采样，并进行过细的滤波处理。这种方式的优点主要有二:第一，可靠性高，万一电气部分失电，微机输出为零，接力器保持原位不动;第二，综合放大增益可用软件调节，更为灵活方便。
二、电子控制器的结构模式
电子控制器的结构模式可用多种方式分类。按照调节规律，主要可分为PI型、PID型、适应式PID型。按联结的方式，可分为并联PID型和串联PID型。按机械液压型调速器的结构形式，还可分为缓冲式(实质为PI型)和加速度—缓冲式(实质为PID型)。
目前应用得最广泛的是并联PID型，或者改进并联PID型(诸如适应式PID型等)。在并联PID模式下，频率给定f,与机组频率f之差。并行地进入比例(P)、积分(I)、微分(D)三个环节，进行综合后构成PID规律，然后通过机械随动系统对机组进行控制，如图2一3一2所示。
我国研制的微机调速器有以下特点:
(一)设置频率跟踪功能
当机组启动·并准备并网时，要求机频f尽快地跟踪网频fn，以尽快地满足并网三条件，达到快速并网的目的。由于网频是不断变化的，因而在频率跟踪时，就以网频作为频率给定值，即将图2一3一2中的切换开关S1,(硬件的或软件的)由上位切至下位。频率跟踪功能的投入及切除，一般无需人工干预，由电子控制器按预置的逻辑自动完成。
(二)设置开度控制模式与功率控制模式
在以往的调速器中，一般只有开度控制模式，即接力器开度Y可由开度给定Y,进行控制。为了更好地与计算机监控系统接口，以便上位机直接按电功率对机组进行控制，在微机调速器中，一般加设了功率控制模式。在实际运行时，功率控制模式或开度控制模式，只能二者择其一。这由切换开关S2(在数字调速器中为软件开关)完成。Sz切向左边时，为开度控制模式;S2切向右边时，为功率控制模式。功率控制模式及开度控制模式一般均采用PI调节规律(如图2一3一2所示)。虽然在图中画的是同一PI环节，但它们有各自的kp及ki。连同频率调节在内，实际上有三种不同类型的调节参数。功率控制模式及开度控制模式有各自的反馈回路，在开度控制模式时，反馈取自接力器行程Yr，开度给定为Yp，静差率由暂态转差系数bp实现;在功率控制模式时，反馈取自功率变送器P功率给定为Pr，静差率由功率调差率ep实现。图2一3一2中，RMy及RMp分别为开度给定及功率给定参考模型，这只有在微机调速器中才能实现，有关问题将在微机调速器中讨论。
(三)适应控制机构
因为水轮机具有非线性，PID参数需随着水头H、开度Y或功率P而改变，这就是适应式PID调节，这只能在微机调速器中实现，将在微机调速器中叙述。
三、液压随动系统的结构模式
液压随动系统主要有如下两种结构模式:
(一)主接力器反馈型
在这种系统中，如图2一3一3所示，主接方器的反馈信号直接引入综合放大器，与控制输出信号综合后，输送至由电液伺服阀和引导阀构成的电液放大器;然后，通过主配压阀，输送至主接力器。
(二)中间接力器反馈型
在该系统中，如图2一3一4所示，由主配压阀和主接力器构成随动系统，跟踪中间接力器的输出，中间接力器的输出信号反馈至综合放大器，与控制器输出信号相综合。
目前，上述两种模式在国内外均同时并存，但图2-3一3方式更为普遍。
电液放大器一般由电液伺服阀和引导阀等组成。关于我国在电液伺服阀和电液随动系统中的发展己在前文叙述。近年来，西安理工大学和葛洲坝电厂等研制了在微机调速器中用步进电机取代电液伺服阀的系统。葛洲坝电厂所研制的系统由两级组成:在第一级中，步进电机驱动器接受微机部分输出的控制信号，驱动步进电机旋转，带动丝杆转动，丝杆将电机的转动变为直线位移，该位移量通过位移传感器负反馈至输入端，构成闭环，在稳态时步进电机停止转动;第二级由引导阀、辅助接力器、主配压阀、主接力器及机械反馈机构组成。第二级的输出跟随第一级的输出，并进行功率放大。该系统的主要优点是克服了常规电液伺服阀中较易发生的发卡、堵塞的缺点，大大提高了可靠性。当然，该系统由于步进电机时间常数较大带来的问题还有待进一步完善。