飞轮储能系统是一种利用高速旋转的飞轮进行能量存储的储能装置,因其高效率、长寿命、无污染等优点而备受青睐,在新能源发电、电网调峰调频、车辆再生制动、UPS电源等领域应用广泛。本文对飞轮储能系统展开研究,主要包括飞轮电机无传感器控制技术和飞轮储能系统并网控制方法两个方面。首先,通过比较选择了永磁同步电机作为飞轮驱动电机,分别建立了永磁同步电机在ABC自然坐标系、αβ静止坐标系和dq同步旋转坐标系中的数学模型,为后续永磁同步电机的控制提供了理论参考。同时介绍了永磁同步电机的常用控制方式。其次,研究了飞轮储能系统用永磁同步电机无传感器控制技术。针对传统滑模观测器易发生抖振以及存在相位延迟的缺点,分别对电流观测器和低通滤波器进行了改进;在飞轮电机启动及低速运行阶段采用I/F控制策略,克服了启动阶段反电势过小、滑模观测器不能准确估计转子速度和位置的缺陷,实现了飞轮电机全速度范围的无传感器控制。仿真结果验证了改进的电机无传感器控制技术具有良好的控制效果。最后,研究了准比例谐振控制和电容电流反馈控制,并将它们应用到飞轮储能系统并网控制中。设计了一种飞轮储能系统并网控制方法,包括充电、待机、并网三个阶段。在充电阶段,电网侧变换器采用电压外环控制方式,飞轮侧变换器采用转速外环控制方式。在待机及并网运行阶段,电网侧变换器采用电网侧电流外环电容电流内环的控制策略;飞轮侧变换器采用直流母线电压外环电流内环的控制策略,以稳定直流母线电压。采用广义根轨迹法设计了电网侧控制器参数,建立了飞轮储能系统并网模型,验证了准比例谐振控制及电容电流控制的良好控制性能。