近些年,国内外很多机构和学者对分布式能源存储的研究越来越多,而作为较先进机械储能方式的飞轮储能技术也是脱颖而出,其具有众多优点如:飞轮储能系统寿命较长,容易对其实施控制,而且密度很高,对温度又极其不敏感,还是绿色能源。飞轮储能系统不仅可以作为储存能源的装置,而且能够利用其快速充放电的特点来调节电能质量,同时还可将其用作大功率的放电电源,因此飞轮储能在电动汽车、航天以及国防等众多领域得到应用。首先,本文介绍了飞轮储能的基本原理,并根据飞轮储能系统对飞轮能量储存载体的要求,最终将驱动电机定为永磁同步电机(PMSM)。充电过程中采用了矢量控制方式与SVPWM调制方式,在系统放电过程中使用了三级Boost电路和电压闭环控制方式,使系统能够输出稳定且可控的电压。本文采用了基于滑模变结构的无位置传感器技术来获得电机转子位置,且对其进行了深入的研究与改进。其次,采用Matlab/Simulink仿真软件搭建了滑模观测器的仿真模型,并给出了系统在矢量控制方式下的恒转矩/恒功率充电仿真模型以及基于三级Boost恒压放电仿真模型,并对仿真结果进行了分析,结果验证了控制策略的可行性得到了验证。最后,采用TI公司的TMS320F2812作为核心控制芯片,设计了系统的软硬件部分并以此搭建了飞轮储能系统的实验平台,在此基础上,进行充放电实验,结果验证了矢量控制方式和三级Boost整流器在飞轮系统中实际操作中的可行性和正确性。