据不完全统计，在当今我国工业总用电量中，电动机消耗的电能约占65%，而风机、水泵设备的耗电量占全国电力消耗的30%。采用变频器对水泵类负载进行速度控制，可以节约大量电能。但是，目前国内大多数厂家都是选用通用变频器，存在“大马拉小车”的情况，造成浪费。再者，水泵类负载的应用环境比较恶劣，限制了变频器的使用。异步电机具有结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜等优点，但是调速困难。随着现代电力电子技术与微机技术的发展，高性能的矢量控制系统得到了快速的发展，使得交流异步电机的控制性能已经接近甚至超过了直流电机。矢量控制系统需要在电机上安装测速装置用来获得精确的电机转速以达到控制的高性能，但是这样不仅会破坏系统的稳定性，还会带来成本的增加。无传感矢量控制的研究与发展，又很好的解决了测速装置的问题。基于这些，本文在水泵应用方面，对一体化变频器做了研究并设计出了基于感应电机的一体化变频器。本文对交流调速的一些经典控制方法做了简要的阐述，对三相感应电机的动态和静态书序模型进行了推导和分析，指出三相感应电机是一个多阶的、非线性的、强耦合的多变量系统。并对矢量控制中较为关键的坐标变化技术做了详细的阐述，并分析了感应电机在不同坐标系下的具体数学公式。对无传感矢量控制系统做了详细的研究和探索，具体分析了其中的关键部分--磁通观测和速度估算。磁通观测能得到转子磁链的位置信息，这是坐标变换能否成功的关键所在，因此磁通观测的正确与否决定了整个控制系统的成败，并在设计的硬件系统上验证了所涉及的无传感矢量控制系统的性能。本文主要从软件和硬件两个部分并参考结构来进行设计，其中硬件部分重点设计了两相电流采样电路、母线采样电路、过流保护电路、缺相保护电流、三相PWM驱动电路。这些硬件电路都经过了单独验证和软硬件联合调试验证，确保设计的系统稳定、可靠，并对整个设计做了温度测试。软件的设计在参考硬件的基础上，采用稳态下电流模型的磁链与电压模型下计算得到的磁链的差值去补偿反电势以获得真实的磁链信息。并在软件设计中加入了过流保护、过温保护、缺相保护用来确保系统的可靠性。在经过严格的测试，并对结果进行分析的情况下，设计出来的一体化变频器能够满足水泵行业的要求，能够达到很高的调速精度，动态和静态性能均能满足要求。