上柴發電機組的基本工作原理與低壓發電機組相同。一般是柴油機帶動同步發電機一起工作，在附屬裝置和控制器的配合下發電。低壓發電機組的輸出功率在十到幾千伏安以上，而高壓發電機組的輸出功率在一千伏安以上。也有少數高壓發電機組使用燃氣輪機驅動同步發電機。然而，無論用于驅動機器的發動機類型如何，其主軸速度都應設置為1500轉/分。這是為了保證三相同步發電機按照國家規定每秒能產生50 Hz交流電。

同步上柴發電機轉子上的繞組線圈經過DC后會產生DC轉子磁場，其強度用磁通φ表示。當轉子被發動機帶動旋轉時，轉子的磁場會在旋轉過程中切斷嵌在同步上柴發電機定子內的繞組(這條線叫一轉。每個繞組中有n匝線圈)，并包括繞組的兩端。電動勢e .轉子磁通φ越大，定子繞組線圈n匝數越多，產生的電壓越高。他們的同步發電機有三個(三相)定子繞組，每個繞組感應電動勢E的有效值為E = 4.44φFnK。

其中f為同步發電機50Hz輸出電壓的頻率，k為定子繞組中全圓線圈和短距離線圈數量之比，稱為節距系數，k通常≤ 1。根據該技術概念，制造出高壓同步上柴發電機。隨著電機制造技術的逐步提高和新材料的出現，現代高壓同步發電機的技術性能越來越完善。