飞轮储能是一种优越的新型储能技术，同时飞轮储能系统本身也是一个惯性系统。目前，飞轮储能技术已经在UPS、电力系统、混合动力机车等领域获得了成功的应用。研究表明，在卫星能源和姿态控制系统中，利用飞轮储能系统可以同时完成能量储存和姿态控制两方面的功能，这对于提高卫星的总体性能有着显著的意义，因而得到航空航天部门的重视，并成为该研究方向的前沿课题，但目前尚未进入实用阶段。本文以国家863预研课题为背景，开展了飞轮储能技术在未来卫星中应用的预研工作。 本文的主要任务是对飞轮储能系统的关键组件——电力转换器进行研究，它需要被设计为一个双向功率流变换装置。本文采取先基本功能实现、后多功能集成的研究方法，通过对飞轮储能系统的物理结构、工作模式和控制方式的分析，提出以TMS320LF2407 DSP芯片为控制核心的总体解决方案，重点进行了实时控制系统的设计和能量回馈技术的研究，然后详细地论述了电力转换器的集成设计，并完成实验样机的研制。 在实时控制系统的设计中，本文以三相全桥MOSFET逆变电路作为实时控制主电路，采用120°导通方式结合半桥PWM调制的控制方案，从而有效地避免了桥臂的直通短路；本文用单电流传感器实现对相电流的检测，来自位置传感器的三相位置信号不仅为逆变电路提供换相信息，而且也用于基于信号周期测量的转速检测，这样就省去了速度传感器；系统采用的是速度、电流双闭环控制策略，力求构建高性能的稀土永磁无刷直流电动机全数字实时控制系统。在能量回馈技术的研究中，本文阐述了能量回馈的基本原理，提出了切实可行的解决方案，并专门设计了一种新颖的具有升降压功能的DC／DC变换器；处于整流状态的逆变电路、储能电容和上述DC／DC变换器共同构成能量回馈主电路；控制系统采用的是电流型PWM控制方式，能够实现高品质的恒功率能量回馈。此外，本文还对故障检测与保护、数据通信和状态监控等进行了研究。实验结果表明，实验样机在实时控制和能量回馈两种不同的工作模式下，均有良好稳态性能和动态特性，具有较高的能量转换效率，从而表明了本文解决方飞轮储能控制系统及能量回馈技术的研究案的正确性与可行性。 从整体上看，本文设计的主回路充分借鉴了全波升压式C一dump变换器的设计思想，技术可行，满足了电力转换器的设计要求;控制回路的设计以一片高速高性能的TMs320LF2407 DSP芯片为核心，外围配置简单，控制软件采用C和汇编语言混合编程的设计方法，取代硬件实现了大多数功能，基本达到了单芯片控制的设计目标。整个系统具有硬件电路紧凑、效率高、功耗低、可靠性高、便于升级等特点，具有一定的应用价值。