交(直)交型电力机车属于交流传动电力机车。由各种变流器供电，机车和动车组采用同步或异步电动机做牵引动力。目前现有的交(直)交型机车和动车组有电压型、电流型两种基本结构。本节将简单介绍交直交变流器供电的异步电动机系统和交交变流器供电的同步电动机系统的工作原理和特点。
一、具有异步牵引电动机电力机车的工作原理
仅以电压型交直交变流器供电、三相异步电动机作牵引电动机的机车为例进行分析，其原理如图1-8所示。
机车在工作时，受电弓将网压引入机车变压器一次侧绕组，经变压器二次侧绕组降压后送入①环节，将交流电转换为脉动直流电，经②环节平滑A处的脉动，送入③环节，将直流电逆变为电压和频率可调的三相交流电，经④环节平波电抗器，供给⑤环节三相异步牵引电动机，实现牵引运行。在这个系统中，机车先将电网的交流能量转换为直流能量，然后进一步转换成电压和频率可调的交流能量。各环节的作用分述如下：
图1-8 电压型异步电动机电力机车原理图
①环节——整流电路，基本作用是将交流电转换为直流电。实现电路可以是不可控整流桥、相控整流桥、四象限脉冲变流器。
②环节——直流环节滤波器，基本作用是平滑A处的纹波(脉动)，消除或减少谐波含量(5次谐波)，改善机车的功率因数。
③环节——逆变器，用于将直流电转换为三相交流电，同时为了机车调速的需要，它应具有较宽的调频范围和调压范围，一般采用正弦波脉宽调制(PWM)。随着电力半导体器件(GTO)的开发，可以采用电压相量控制技术(VVCPWM)，降低电机损耗，减少网压波动的影响。
④环节——平波电抗器，有三大作用，即降低电机、电缆中高频成分，控制噪声传播，抑制电机起动过程中的谐波分量，使频繁断开电机电路时不损坏变频器，三者通过三相霍尔电流传感器对变频器输出端采取完善的短路保护措施。
系统的工作特点为：
(1)由于异步电动机无换向器，所以相同功率的电机，异步电动机重量较轻，体积小，使机车转向架簧下部分重量相应减少，在机车通过曲线时，轮轨之间侧向压力也相应减少，这对高速行车尤为重要。同时，由于电动机体积减小，便能选择更为合适的悬挂方式，从而简化了转向架结构。
(2)机车能发挥较高的输出功率。异步牵引电动机不存在换向问题，所以高速行车时电机效率较高。同时，牵引电动机因无换向器，空间利用好，使机车功率得以进一步提高。再生制动时亦能输出较大的电功率。
(3)机车具有优异的牵引性能和制动特性。由于异步电动机具有很稳定的机械特性，因而有自然防空转和防滑行的性能，粘着利用好，既减少了轮箍的损伤，同时又有利于提高列车的加速度，缩短机车起动和制动时间。
(4)简化了主线路。异步电动机的正、反转及牵引、制动状态的转换，通过机车控制电路就能实现，不需要改变主线路，所以机车主线路中的两位置转换开关可省去。
二、具有同步牵引电动机电力机车的工作原理
同步电动机电力机车是一种交交型电力机车，工作原理如图1-9所示。
图1-9 同步电机电力机车工作原理图
机车工作时，单相交流电由接触网经受电弓送入牵引变压器的高压绕组，再经轨道电路流回牵引变电所。接触网电压经变压器降压后送入变频变流装置，变频变流装置将单相交流电转换为三相交流电，供给三相同步电动机使用。同步电机的励磁绕组由变压器的单独绕组供电，经整流装置，提供可调的直流电压。
变频变流装置利用两组反并联整流桥中可控制的触发电路，按一定相序使同步电机三相绕组依次通电，从而使电机的定子获得旋转磁场。改变变频变流装置的输出电压和频率可以调节机车速度。同时调节同步电机的励磁电流也可实现机车调速。
与异步电动机电力机车相比，交流同步电机电力机车没有中间环节，直接由变频变流装置将单相交流电变为三相交流电，因此结构简单，并能获得在工频电流下较宽的调频范围。但是，由于同步电机仍有滑环和电刷装置，在结构、空间利用、维修等方面都不及异步电动机。