近些年来，分布式能源存储成为了一个较为热门的话题，对能源存储的研究越来越多。飞轮储能是较为先进的机械储能方式，其具有寿命长、密度高、易控制、对温度不敏感以及对环境污染小等优点，飞轮储能系统不仅能够用作能源存储装置，同时可以通过对飞轮电机的快速充放电动态调节电能质量，亦可以作为大功率放电电源，使得飞轮储能在很多行业，诸如电动汽车、航天、国防领域等都有重要的应用。首先，本文对飞轮储能的基本原理进行介绍，通过分析，选用永磁同步电动机作为飞轮能量存储载体，其具有高能量密度、高效率和高功率因数等优点，能够高效的对能量进行交换。设计了采用背靠背结构的PWM变换电路作为主拓扑电路，给出了基于矢量控制的飞轮充电方法以及基于PWM整流的飞轮放电方法，特别针对永磁飞轮电机位置检测技术做了深入探讨，分别给出了基于旋转变压器的有位置检测方式以及基于信号注入法的无位置检测方式。其次，采用Simulink搭建了无位置传感器的仿真模型，并给出了基于矢量控制系统的恒转矩/恒功率充电仿真模型以及基于PWM整流技术的恒压放电仿真模型，并分别给出了仿真结果，针对仿真结果，分析了其在实际工程应用中的具体情况，具有实际意义。最后，采用TI公司的TMS320F2812作为控制核心对系统软硬件进行设计，其中软件包括主程序的设计、中断程序的设计以及各子程序的设计，硬件设计包括主电路拓扑结构的设计、控制芯片设计、位置检测以及电流、电压检测，最后给出了驱动及隔离部分的设计。