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为了获得理想的励磁磁场矢量，使用了磁场观测器（3），通过电机相电流，电机线电压和速度（2），磁场观测器在静止的坐标系统（a,b）计算磁场（ψ）的绝对值和磁场矢量的角度位置（ψflux），该旋转坐标系统可以通过该磁场矢量可以定义，通过坐标变换，将静止的电流矢量转变为旋转系统，在磁场坐标中产生电流部分（xil,wil）。
除了产生实际力矩（xmd），磁场观测器可以在当前电机的参数的基础上通过以下步骤计算系统的状态：
实际和设定力矩的差值反馈给一个PI控制器（4），该控制器提供一个操作变量，该变量加上固定的预控制初始值（4a），通过当前磁场值（ψ），可以计算负载电流设定值（wil）。
实际磁场和设定值的差异也反馈给一个PI控制器（6），该控制器产生一个操作变量（Δwim）,该变量加上固定的预控制初始值（6a）计算出励磁电流的的设定值（wim），预控制初始值与操作变量一起形成了系统高性能的动态响应。
电流的设定值输入电机的定子模型（7），获得定子电压（um,ul）的矢量的两个分量，电流控制器（8）从属于矢量预控制，负载和励磁电流的设定值/实际值的差异单独的通过P控制器传递，该控制器构成定子电压的动态部分。
通过该方式产生的定子电压再通过坐标变换，从磁场导向的坐标系统转换回定子导向的坐标系统（9），在这个过程中产生电压矢量和它的角度位置（ψustator），电压矢量的绝对值与电网电压的电流有一个偏移（相控因数角度），为了确保逆变器的控制角度，将该偏移量传送到角度变换器（11）。
在旋转模型（10）中，滑差频率通过负载电流（wil）和实际磁场计算得到，定子频率（ω1）可以通过滑差频率和实际速度相加得到，该频率也是通过脉冲模式发生器（11）传递。
脉冲模式发生器从频率和相控因数计算合适的脉冲模式，同样，该发生器还决定电压矢量（用于下一个采样步骤）的角度位置（ψpulse pattern）并将该值送入控制系统。
磁场矢量的角度（ψflux）加上磁场坐标系统电压矢量的角度位置（ψUstator）必须与电压矢量（ψpulse pattern）的电流角度位置相对应，在这些角度位置产生的任何差异将作为一个动态控制校正值传到脉冲发生器（12）中，该发生器在定子电压曲线中产生一个相应的相位跳变。
当在更高的速度时，电机达到控制的限制点Amax(在方波操作的时候，Amax=100%,在其他脉冲模式时限制点还要低。)，电机过渡到弱磁模式（14），在该模式下，脉冲的控制优先于逆变器设定力矩的输入控制，通过实际的相控因数与控制模式限制值比较，再通过PI控制器的计算（13），该控制器产生一个变量（Δwim），加到固定的预控制初始值中（6a）。 4. 脉冲模式发生器
脉冲模式发生器根据电机控制的三个输入变量：相控因数、定子频率、和校正角实时计算牵引逆变器中的GTO触发脉冲。
逆变器每相GTO按照以下的原则触发：在一个GTO导通期间，另一个关断。脉冲模式发生器于是为每相提供了一个叫做潜在调整指令的指令，用于保护当逆变器应该关断而没有关断的时候，该指令迅速导通该相两个GTO来保护逆变器。
由于系统散热的原因，逆变器的工作频率（GTO的开关频率）被限制在450HZ，调制脉冲数在定子频率在30HZ内保持不变，该模式叫异步模式，同步脉冲模式为在每半波周期内有不同的方波数（线电压）。 9分频，7分频，5分频，3分频，方波。在3分频转为方波的时候为了防止波形幅度变化剧烈有一个过渡过程，由3M转为3S，3M指的是在半个波的周期内输出电压（方波）导通宽度小于60度，3S指的是在半个波的周期内输出中间电压（方波）导通宽度大于90度，该变换的目的主要是为了减少逆变器输出电压的谐波干扰。
当定子的频率低于30HZ时，逆变器工作在异步模式下，在13-30HZ的工作范围内调制波频率为450HZ，低于13HZ时根据特性曲线载波频率为200HZ，该过程主要是确保在启动时有足够小的电机电压。以下是根据控制和定子频率的脉冲模式表：
触发脉冲从脉冲发生器到逆变器保护单元（UNAS），通过逆变器设定的保护和禁止功能过滤，以光脉冲信号的形式控制逆变器。
为了同步电机控制与逆变器开关周期，脉冲模式发生器在下一个电机控制周期前输出一个同步脉冲，
5. 能量反馈
在电机的能量反馈中,能量反馈到电网中,如果在电制动的情况下,能量不能被电网完全吸收,多余的能量必须转换为热能消耗在制动电阻上，否则电网电压将抬高到不能承受的水平。
制动斩波器的存在确保大部分的能量能反馈回电网，同时又保护了电网上的其他设备。由于采用动车组的编组型式，必须确保一节动车不能吸收另一节动车的制动能量，（例如由于电压传感器误差的原因），这时在制动的时候必须监测线电流的方向。如果电流流向列车，线电压传感器的误差通过一个比例积分器来调节。
在制动时，电网电压一直被检测，如果网压降到1500V以下，制动力矩随速度和网压相应受限制，不足的电制动由气制动补充，如果网压降到回馈制动的保护值1000V时，电制动切除，列车制动完全由气制动承担。
第二节 牵引控制单元DCU及逆变器保护监控单元UNAS 1. 牵引控制单元结构
广州地铁一号线车辆牵引系统采用德国ADtranz公司开发的GEATRAC交流传动系统，主要由VVVF牵引逆变器、牵引控制单元DCU / UNAS及制动电阻组成。
牵引控制单元DCU和逆变器保护单元UNAS设计成一上下两层的机箱，共装有25块电子板。各电子板为标准的19”3U印刷电路板，使用多层板技术，电子板上的元件采用表面封装（SMD）或插装（DIL）。 DCU的A314和A315板、UNAS的A329和A330板的前面板上通过Harting接插件（48针）与外部电路联接。 2. 牵引控制单元DCU的基本功能
为VVVF提供脉宽调制信号PWM，采用空间磁场矢量控制的转矩控制模式，为牵引电机提供矢量控制。
DCU为双微机工作方式，其CPU采用16位中央处理器80C166，工作频率20MHz。主控制微机（A304板）负责车辆控制和牵引 / 制动控制，处理所有的数字 / 模拟信号，产生相应的控制信号；另一个微机（A303板）接收主控制微机传送来的控制信号，计算产生VVVF逆变器的脉冲模式，经UNAS保护程序控制GTO的通 / 断状态。
整个DCU系统的局部总线采用ADtranz设计的专用GERTRAC总线，连接主控制单元（A304板）、 速度信号处理和中断控制模块（A305、A306板）、 PDA数据存储模块（A307板）。
（1） 牵引系统的控制与调整； （2） 脉冲模式的产生与优化； （3） VVVF与牵引电机的控制与保护； （4） 对列车状态的监测与保护；
HSCB高速断路器、K1和K3和K4接触器及车门的状态、气制动缓解、牵引/制动、列车向前/向后及慢行等。 （5） 再生制动与电阻制动的控制与调节； （6） 电制动与气制动的自动转换及列车保压制动的实现； （7） 防滑/防空转保护及载荷调整； （8） 逆变器线路滤波电容器的充放电控制； （9） 列车速度的获取与处理及自动计算停车距离； （10） 列车牵引控制系统的故障诊断与存储； （11） 为其它控制系统提供列车状态信号；
（12） 提供串行接口与PTU连接，进行监测与控制； （13） 提供“黑匣子”功能；
0 ~ 470 s，记录U、I、V、列车状态、走行距离。 （14） 提供“看门狗”功能。
3. DCU的基本工作原理
DCU主要负责牵引 / 制动控制、脉冲模式产生、逆变器保护、速度测量、牵引 / 制动指令参考值处理、转矩控制、电压电流控制等。
DCU从列车线和外部控制系统（ATO）接收司机指令及RVC（牵引 / 制动参考值转换器）的指令参考值，接收本车的3个电机速度信号、拖车的一个转轴速度信号、各个模拟信号测量值，根据参考值和实际检测值进行计算，脉冲模式发生器A303板产生脉冲模式指令信号（PMA、PMB、PMC、PMBS），送入逆变器保护单元UNAS处理后再向VVVF的逆变模块和制动斩波模块发出；为了故障和状态显示的需要，DCU的3个等级的故障信号和3个列车模拟信号值（速度、网压、