SS4改型电力机车有A组电子控制系统和B组电子控制系统。其中A组控制系统为闭环控制，B组为开环控制。在正常情况下由A组工作控制机车运行，B组为故障工况的后备控制。本节重点介绍A组控制系统的工作原理。
一、自动控制过程说明
A组控制系统框图如图7.6所示，该系统可以实现对机车的牵引控制、制动控制及空转/滑行保护控制。
1.牵引控制
由主台牵引用电位器W1或调车用电位器W3 二者中取最大值形成牵引级位指令 α，α与机车速度反馈信号一起输入至牵引特性形成环节。其输出经给定值积分器后进行脉宽调制，调制成幅值为110V的调制波，调制波送至本务机车及重联机车的解调环节，经解调后又还原成给定值积分器输出的直流电压信号。该电压信号与黏着限制环节的输出比较取最小值即形成牵引给定电流信号Is。
当电机电流大于某规定值后，轴重补偿环节就会产生电流差值信号，此信号只加于前转向架，以达到前架减载的目的。
Is信号经空转保护系统后即成为Iss信号，无空转时 Iss＝Is；发生空转时，空转保护系统的减载功能起作用，Iss瞬时下降，然后再按一定的上升率回升，回升后仍有空转时则再次下降，直至空转被抑制。
正信号Iss与负的电机电流反馈信号IM输入至电流调节器，二者不断比较，有差别则有负输出。该输出经倒相后即产生移相信号UEl、UE2、UE3，经移相电压变换环节后成直流控制电压 Ue1、Ue2、Ue3，该电压与交流同步移相电压比较，其交点决定了主整流装置晶闸管移相角的位置。由于Ue1、Ue2、Ue3是顺序衔接的，所以三段桥能顺序开放。
在调压过程中，随着电机电压的不断升高，其反馈信号UM上升。当电机电压达到最大电压限制值 UMmax时，最大电压限制调节器的输出小于电流调节器的输出。由于最小值环节的作用，调节第二段、第三段的移相角，使电机电压维持在最大限制值。电机电压达到限制值后，如需继续提高机车速度，则要进行磁场削弱。
2.制动控制
主台制动电位器W2 送出制动级位指令。由于制动时是从高速到低速，手柄从高级位到低级位，为此先将 W2的输出值反比例转换成制动级位信号α。该级位信号与机车速度反馈信号一起输入至制动特性形成环节，其输出与最小制动电流给定信号比较后取最大值，再经给定值积分环节，然后经调制、解调，再与最大制动电流限制曲线比较，取最小值即形成制动电流给定信号Is。
Is信号经滑行保护系统后即成为Iss信号，该信号与制动电流反馈信号IM输入至磁场电流调节器，Iss与 IM比较后决定调节器的输出，该输出经倒相后形成移相信号UE4，再变换成直流控制电压 Ue4即可控制励磁桥的移相角。同时逻辑环节还送出一个信号至电枢调节器使之封锁。
随着机车速度的降低，励磁电流不断增加。当达到最大励磁电流限制时，最大励磁电流限制调节器开始工作，磁场调节器不起作用，逻辑环节解除送至电枢调节器的封锁信号，使其工作。同时逻辑环节还送一个信号至磁场调节器使之饱和，以保持最大励磁限制调节器工作，使励磁电流一直为最大值。
电枢调节器输出经倒相后产生UE1，经移相电压变换环节后与同步电压比较，其交点即决定了第一桥的开放角，此时机车进入加馈电阻制动工况。
3.空转/滑行保护控制系统
系统通过对机车轮对转速的测量及对转速信号作一次、二次微分处理（即速度差和加速度），检测出各转向架空转/滑行程度，并据此产生校正信号，使各转向架电流自动减少 10%～20%，同时自动撒砂，从而有效地抑制空转/滑行；之后系统能以适当速度及特性恢复电机电流，寻找新的最大黏着点，减小牵引力或制动力损失。系统设有两个给定电流记忆环节，使机车尽量运行在最大的黏着值附近。
空转/滑行保护系统可保证机车在任何轨面起动、加速、制动运行时均不会擦伤车轮及钢轨，不会发生牵引电机超速。机车运行在有可能发生空转/滑行的区段时，由于空转/滑行保护系统的投入，可以使机车平均黏着利用系数提高 5% 以上。
二、各环节的功能简介
（1）牵引特性形成环节。该环节的功能是使机车在牵引工况下运行时具有恒流起动和准恒速运行的特点。
（2）制动特性形成环节。该环节的功能是使机车在制动工况下运行时具有准恒速运行的特点。
（3）给定积分跟踪环节。牵引与制动工况公用该环节，该环节作为一个缓冲环节，可以防止由于给定信号突变时引起的电流冲击。
（4）黏着限制环节。该环节的作用是可以使机车运行过程中牵引力不大于黏着限制线而破坏黏着。
（5）制动电流限制环节。该环节的功能是使机车在制动工况下运行时的制动电流受到限制。
（6）轴重转移电气补偿环节。该环节的功能是使机车电机电流随轴重转移而变化，从而达到黏着不被破坏的目的。
（7）空转/滑行保护环节。通过该环节，机车可以在任何轮对发生空转时削减相应转向架牵引电机电流，使空转/滑行被抑制，然后又可以使电机电流缓慢回升，寻找下一个黏着极限值。用这种方法可以使轮对在较高的黏着值附近运行。该环节还有自动撒砂功能，是维持机车牵引力所采取的辅助手段。
（8）最大电压调节器环节。该环节的功能是通过调节第二段、第三段桥的晶闸管移相角使牵引电机端电压维持在最大限制值。
（9）电枢调节器环节。该环节的功能是自动调节电机电枢电流值使其不过载。
（10）控制逻辑环节。该环节的功能是形成三段桥顺序开放的逻辑信号。
（11）磁场调节器环节。该环节的功能是当机车在制动工况运行时，通过调节励磁电流来调节电阻制动的制动力，使机车具有准恒速的特性。
（12）最大励磁电流调节器环节。该环节的功能是当励磁电流达到最大值时一直维持不变，机车制动力的调节由加馈制动来控制。
（13）移相电压变换环节。该环节的功能是形成移相信号，该信号与同步移相信号比较后可以决定晶闸管控制角的大小。
（14）同步移相信号环节。该环节的功能是使控制系统产生的触发脉冲信号与被控制的信号同步。
（15）调制环节。该环节的功能是对本务机车的电流给定值进行定频调宽的PWM调制。脉冲宽度对应给定值，电平为蓄电池电平。
（16）解调环节。调制脉冲经各机车独立解调后形成原司机给定模拟量。
三、控制系统的总体功能
A组闭环控制系统有3方面的控制功能：
1.牵引控制
（1）对三段桥顺序开放控制，具有电机电压最大限制。当电机电压达到最大值后，可以进行有级磁场削弱。
（2）具有恒流、准恒速的控制特性，电机电流按下式控制：
在黏着限制范围内，机车先按特性的平直段恒流启动（150X），待机车速度升高进入特性的斜线段即准恒速控制区（600X-54v）后，机车按准恒速运行，同一级位速度变化范围约10km/h；1 096为牵引电机限制电流。最后输出电流取三者中的最小值。
2.制动控制
（1）加馈制动控制。当机车速度较高时，首先调节励磁电流来调节制动力。随着机车速度降低，励磁电流达到最大值限制后，自动转入调节加馈整流电压来调节制动电流，从而实现机车制动力调节，即进入加馈制动状态。
（2）具有准恒速的特性，制动电流按下式控制：
3.空转、滑行保护控制
防空转、防滑行控制保护电路对各轮对之间的速度差vΔ、d/dvt等进行监测，空转时，按转向架分别自动减载并撒砂来抑制空转。
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