電機子チョッパ制御
この試験でも高速からの回生ブレーキ動作に問題点が残された。4年後(諸事情から1971年試験予定が3年延期)、前述のチョッパ制御装置をさらに改造して1974年(昭和49年)7月2日 - 4日に根岸線磯子 - 大船間で103系(7両編成)にチョッパ制御装置を床上艤装して性能確認試験が実施された。この試験は東洋電機製造も協力し(東京芝浦電気との共同)、東洋電機が1972年(昭和47年)に2代目京急600形で試験を行った「直並列チョッパ制御」方式を使用したものである。前述の倍電圧方式と似ており、力行時と回生ブレーキ時で主電動機の接続を切り替えることで、回生ブレーキ動作範囲を主電動機定格速度の2倍にするものだが、制御容量が大きくなることや回路が若干複雑になるが、より高い速度から回生ブレーキ力が得られる。この試験では高速からの回生ブレーキ性能試験や誘導障害の確認試験などが実施された。そして、国鉄では1979年(昭和54年)1月、ようやく201系試作車が落成する。なお、直並列チョッパ制御方式は実用化に至らなかった。
ただし、営団地下鉄が1971年3月に実用化(6000系量産車が営業運転開始)したのに対し、国鉄は1981年8月(201系量産車が営業運転開始)と10年遅れとなった。
このため、従来はモーターに流れる電流を確保するために必要であった「主平滑リアクトル」が不要となる。さらに従来のサイリスタでは力行とブレーキ時(回生ブレーキ時)で回路を逆転させるために必要であった「転換器」が不要となり、サイリスタで電流を遮断するために必要であった「転流回路」も、GTOサイリスタの採用により不要となった。加えて、チョッパ装置の心臓部であるゲート制御装置に、当時最新のマイコン技術を使用し、従来のチョッパ装置と比較して大幅な小形軽量化が可能となった。
粘着性能は分巻電動機の特性に適した電機子と界磁を別々なチョッパ装置で制御を行うため、従来のチョッパ車の粘着値である16.8%から18%台に向上させた。さらに従来のAVF(自動可変界磁制御)式チョッパ制御と比較して床下艤装スペースで65%、機器重量は71%と約30%の小形軽量化が実現されている(三菱電機資料)。(営団地下鉄資料では約20%の小型軽量化とされている)