飞轮储能是一种优越的新型储能技术,它可以从太阳能、电网过剩电能、风能中补充能源,具有高效、安全、绿色、经济等特点,应用面非常广。目前,飞轮储能技术在航天、电力系统、混合动力汽车等已有成功应用的案例。基于飞轮储能技术的分布式能源系统以分布形式存在,可成为优化电力系统、提高电网利用率的有效方式。若能普遍采用,有望解决城市20%~30%的电能供应问题,意义重大。本课题来源于深圳市重点科技项目自主分布能源系统的前期研究。论文主要对飞轮储能系统中实现能量转换控制的关键器件,即电力电子装置及其控制系统进行研究。在查阅大量国内外相关资料基础上,通过对飞轮储能系统结构、原理、工作模式和控制方式的分析,确定以TMS320F2812DSP芯片作为核心的硬件方案,并完成系统硬件电路的初步设计。应用MATLAB进行系统仿真,以完善并最终确定硬件设计和相关软件设计方案,完成实验样机的研制。充电部分主要实现电能转化为机械能。为了保证飞轮在电机的带动下完成快速充电,以电流和转速为调整对象,采用PAM调制和三相逆变电路PWM调制相配合,以减小启动电流和转矩脉动,力求构建高性能的转速电流双闭环永磁直流无刷电动机系统;放电部分主要实现机械能向电能转化。以母线电压为调整对象,利用BOOST升压变换器,将母线电压稳定在310V左右,再经过逆变电路SPWM调制使其输出稳定的220 V工频交流电。通过实验样机的调试和仿真分析结果表明该系统设计方案是合理、可靠性较高,达到了预期的目的,为下一阶段的产品开发奠定了良好的基础。