近年来，我国的水电建设取得了突飞猛进的发展，然而因为发电过程中水轮机的负荷在不断发生变化，使其转速也随之变化，导致输出的电压和频率的不稳，不能满足用户的需要。因为发电机的输出频率是随着转速变化而变化，所以为了满足水轮发电机组并网输电频率指标要求，就需要对水轮发电机组进行速度控制。速度调节器在水轮发电机组并网发电系统中是一个核心控制单元，它通过对液压驱动装置—接力器的行程控制，实时对水轮机导叶开度的调节，达到对水力矩大小的调节，从而实现对水轮机组转速的控制使它保持在一定的范围内，最终实现电压和频率的稳定输出。本文首先根据水轮机调速系统的工作原理，把水轮机调节系统分成了几个模块，采用模块化建模设计，并依据模块间信号链接关系，建立了水轮机调节系统的线性化数学模型，可以看出水轮机调速系统是一个高阶的、非最小相位的复杂的动力系统，且存在参数时变性和非线性。针对水轮机调速系统模型存在的这些特性，调速器若采用传统的PID控制算法，通过甩负荷仿真和给定扰动仿真，发现调速系统难以满足性能指标要求比，为此在调速器控制模型中引入了模糊-PI控制算法。根据几种工况下的仿真和分析，并与PID控制算法进行了比较，结果表明模糊-PI控制算法在水轮机调速系统中具有很强的鲁棒性，同时明显提高了系统的稳定性和快速性。