众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。
下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。
一、相复励励磁原理
由线形电抗器dk把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器lh提供的电压几何叠加，经过桥式整流器zl整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器lh供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器dk移相进行相位补偿。
二、三次谐波原理
对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150hz谐波感应出来，经过zl桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组le中进行励磁。
三、可控硅直接励磁原理
可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（avr），控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。
四、无刷励磁原理
无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器（avr）能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变.