交流发电机通过电磁感应的基本原理发电，即变化的磁场在导体中感应出电流。这一过程通过交流发电机组件内机械和电气部件之间精心协调的相互作用来实现。
当发动机旋转通过蛇形皮带传递到交流发电机时，能量转换就开始了，通常转子的转速是曲轴转速的2-3倍。转子由一个线圈绕在铁芯上组成，当电流（称为励磁电流）流过铁芯时，铁芯会变成电磁铁。旋转磁场扫过静止的定子绕组，根据法拉第感应定律感应出交流电。
定子包含三组绕组，彼此间隔 120 度，产生三相交流电。这种配置具有诸多优势：功率输出更平稳、效率更高，并且即使在相对较低的转速下也能产生有用的电流。三相交流电输出类似于一系列重叠的正弦波，比单相系统提供更稳定的功率输出。
直流电的转换在整流桥中进行，整流桥包含六个二极管，用于将交流波形的负部分翻转为正部分。全波整流产生脉动直流电，该直流电由电池固有电容和电气系统的电感进行平滑处理。产生的直流电既能满足车辆的电力需求，又能同时为电池充电。
电压调节通过持续监测和调节转子励磁电流来完成整个过程。电压调节器将系统电压与参考值进行比较，并相应地调节励磁强度，从而在发动机转速和电气负载变化的情况下保持稳定的输出。现代调节器采用脉冲宽度调制进行精确控制，并通常结合温度补偿，以优化各种条件下的充电。
