目前，一旦發生市電中斷故障，單臺柴油發電機根本滿足不了后備電源容量需求，所以，往往需要多臺機組并機運行。為了提高電力系統運行的經濟性和系統穩定性，這就要求系統控制邏輯上不僅要求機組本身具有良好的性能，而且要求各機組間合理承擔下游系統中的有功和無功負荷，這些要求集中反映在對原動機的調速系統和同步發電機的調壓系統。
一、下垂控制（Droop Contol）
為了確保柴油發電機組并機運行的穩定性，往往采用下垂控制，即分別通過P/f下垂控制和Q/V下垂控制來獲取穩定的頻率和電壓，這種控制方式對各機組輸出的有功功率和無功功率分別控制，無需各機組間的通信協調，實現各機組之間的對等控制，確保柴油發電機組并機系統的供需平衡和頻率穩定。
下垂控制采用了電壓、電流雙環控制，電流內環動態響應速度快，用來提高發電機組的電能質量，電壓外環控制器動態響應速度較慢，可以控制系統的輸出電壓，并產生內環參考信號。首先利用測量模塊采集負荷點的電壓和電流，計算出發電機組的輸出瞬時有功、無功功率，再經過低通濾波器LPF得到相應的平均功率；假設額定頻率運行時，發電機組輸出的有功功率為P，F、U分別為電力系統的頻率和額定電壓幅值，通過下垂環節得到輸出頻率和電壓幅值的指令，再通過電壓合成環節產生參考電壓，然后，參考電壓將作為電壓電流雙環節控制器的輸入。
二、調速（有功-頻率控制）系統
以同步發電機的額定功率fN為基準值，當下游負載的有功功率增加到Pred，則同步發電機的輸出頻率下垂到fref這個新的穩定值，AB段的斜率即為同步發電機的靜態調差系數mp，Δf=fref-fN，ΔP=PN-Pred。在柴油發電機組并聯運行時，各發電機動態調整各自的頻率和功率，直至滿足負載需求。若各發電機組容量相同，則靜態調差系數也相同，輸出功率自然也相同；若機組容量不同，則單機容量較大的機組靜態調差系數較大，機組承擔的下游負載自然也更多。
三、調壓（無功-電壓控制）系統
同理，CD段的斜率稱為同步發電機的無功-電壓下垂控制系數nq，反應了發電機組無功功率增量與端電壓偏差的關系，且ΔU=Uref-UN，ΔQ=QN-Qred。由同步發電機勵磁功率單元控制框圖可知，經過測量環節與調差環節的計算得出參考電壓，然后在與發電機端電壓進行比較（其中調壓器為PI控制），使得發電機端電壓快速跟蹤電壓指令。
