能源作为现代工业的核心因素，影响着整个社会的发展。能源需求的多样性、可靠性、稳定性对于储能设备提出了更高的要求。飞轮储能作为一种新型的机械储能技术，具有较快的响应速度、较高的能量转换速率、无污染、以及寿命长等优点，目前，在风力发电、不间断电源（UPS）、电动汽车、航天技术等领域得到了广泛应用，有着广阔的发展前景和市场竞争力。本论文首先通过对飞轮储能系统（FESS）的原理、结构以及工作方式进行了详细的分析，根据能量转换的条件选取永磁直流无刷电机作为飞轮电机。设计了以意法半导体ST7FMC2S4T6单片机作为核心的控制系统，根据飞轮储能系统的工作原理，提出了充放电过程的控制方式，并采用MATLAB仿真软件搭建了系统仿真模型，最后对该控制方式进行了仿真实验。依据仿真数据进行了FESS软硬件设计。充电部分实现了电能向动能的转化，采用PAM调制和PWM调制方式相结合实现双向逆变，并对加速过程中的电机转速、电流进行双闭环控制。放电部分完成了动能向电能的转化，在放电过程中，PWM逆变电路停止工作，飞轮以自身的惯性拖动电机工作在发电状态，由于输出电压会随着转速的降低而降低，为保证输出稳定的直流电压，本设计中采用回馈制动的控制策略进行输出电压和电流的控制。最后，通过SPWM调制的逆变电路输出稳定的220V工频交流电。并通过实验验证了控制方法的可行性。