微型燃气轮机作为分布式能源设备的主要形式,以其体积小、效率高、质量轻、排放低等特点得到了现代广泛的关注。近几年来微型燃机发电系统技术不断地得到快速发展,被广泛应用于工业过程、发电、船舶、机车、车辆等设备中。而在工业过程中存在冲击性负载的问题,传统的微型燃机发电设备在面对冲击性负载,由于其本身燃烧的延缓性的特点,无法对负载功率进行快速响应。为适应一些特殊环境的应用以及提高微型燃气轮机的发电质量,本文提出一种基于飞轮纯储能结构的新型微型燃气轮机发电系统,旨在对微型燃机发电系统的性能进行相应的完善与改进。本文首先对传统微型燃气轮机发电系统进行研究,需要对PMSG以及PWM整流器两者的数学模型进行分别建立。通过经典矢量控制策略对PMSG进行控制,并调整控制系统中的PI调节器设定来获得良好的暂态及系统稳态响应性能,在直流母线电压得到平稳控制的基础上,提高系统效率,同时也减少电枢电流对磁场产生的影响。在负载一侧对负载设置阶跃性变化,模拟冲击负载工况,分析微型燃机发电系统直流侧直流母线电压在面对冲击性负载问题时其波动情况。其次搭建飞轮储能系统结构,并对飞轮储能的工作原理进行分析,采用飞轮加双馈电机及PWM整流器的组合发电结构。构建双馈电机的数学模型,对双馈电机的输出功率进行控制。分析在面对额定功率需求不断变化的情况下,飞轮发电机面对所需的功率的响应速率。结果证明飞轮储能系统具有很快的响应速度,且能够快速达到系统的稳定值,能够很好地应用在微型燃气轮机功率补偿的场合。最后针对传统微型燃气轮机发电机系统输出功率调节速率慢的问题,提出了一种瞬时功率补偿的新型发电系统。该系统能够快速对直流侧功率不匹配情况进行功率补偿,并吸收再生电功率,达到功率平衡。本文对新型发电系统结构进行了能量流动及功率流动损耗情况的分析,对各种能量的转换的情况以及转换效率的提升进行研究。通过构建了瞬时功率补偿控制器模型,面对冲击性负载进行直流侧负载辨识以及永磁同步发电机的输出功率预测,计算得出飞轮补偿功率,转换为双馈电机有功输出功率传递给双馈电机进行控制,来实现新型发电系统整体在负载阶跃变化的情况下的功率平衡。在MATLAB-Simulink仿真平台搭建发电系统模型进行仿真验证。最终证明新型微型燃机发电系统能够很好地解决冲击性负载功率不匹配的问题,并且有效提高冲击负载工况下,微型燃机的发电质量。