21世纪人类面临着经济和社会可持续发展的重大挑战,环境和能源问题已成为全球最重要的课题。在不断开发新能源的同时,如何更有效地利用现有能源,已引起了人们的日益关注。能量储存是实现能源高效利用的重要途径。飞轮储能具有高比能量、高比功率、高效率、无污染、适用范围广、无噪声、长寿命、维护简单、可实现连续工作、可进行模块化设计制造等优点,因此具有广泛应用前景。近年来随着现代电动／发电机技术、电力电子技术、新材料技术、磁悬浮技术和控制技术的最新进展,使这一新型储能技术的开发应用成为可能。基于此,本文就飞轮储能中能量转化控制这一关键环节展开研究。本论文在查阅了大量国内外相关研究的基础上,以电动车辆和不间断电源(UPS)为应用背景,进行了中小功率飞轮电池的控制系统设计。针对驱动电机的特性需求,选择了三相鼠笼性异步电机作为电动/发电机,这类电机不仅具有容量大和易于高速运行的优点,而且在控制其调速过程中不需要磁极位置检测器。控制电路采用双变频器公直流母线方式,这种运行控制方式不但能充分利用现有资源而且可以实现整流和逆变的模块化和易控制性,还能保证控制精度又能易于采样和分析实验数据,提高了实验结果的可靠性。能量转换环节重要的是控制器的设计,此设计控制器采用的是先进的电压空间矢量控制和矢量控制技术,充电时采用速度电流双闭环,空间矢量调制,放电控制时采用电压电流双闭环,正弦波调制(SPWM)。充电时速度环是由给定转速和反馈转速的偏差作为调节环的输入经过PI计算后输出转矩给定电流,实现速度跟踪环节；放电时电压环是由给定电压和反馈电压Udc的偏差作为调节环的输入经过PI计算后输出转矩给定电流,实现直流电压跟踪环节。这样的控制系统保证了充电时的的稳定性、快速性和准确性；放电时的飞轮释放能量被负载电机所利用,避免了中间直流母线电压的泵升,从而达到对Ud的反馈控制。实验结果表明,控制方法不但简便易行,而且调整方便控制效果很好。最后对该系统进行了MATLAB仿真实验。实验结果表明,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,取得了预期的设计目的。