随着能源危机和环境污染的问题日益严重,开发清洁高效的新能源技术成为各国科学家研究的主题。太阳能是一种可以重复利用的无污染能源,潜在发展前景很大。但是太阳能作为一种典型的分布式能源,能量不易收集和储存,目前较为普遍的是通过光伏发电系统将太阳能转化为电能储存。分布式能源由于能量储备不均衡,导致发电质量也各不相同,如果强行并网,可能对电网造成冲击,因此采用独立光伏发电系统能够更好的利用太阳能进行发电。储能系统也是独立光伏发电系统中重要的一部分。飞轮储能系统是一种利用电机带动飞轮转动实现电能到机械能的储能方式,具有可长时间使用、不会造成污染、充电速度快、维护简单方便的优点。本文将光伏发电和飞轮储能相结合,设计一种清洁无污染的独立光伏发电系统,充分利用两者的优势之处实现电能的有效利用。具体工作如下:本文首先分析了光伏发电和飞轮储能技术的背景和研究意义,结合文献对其国内外研究现状和关键技术发展进行论述,并阐明了文章大体结构;其次分析了光伏发电的原理和输出特性,并研究了在光照强度和温度条件都不同的情况下光伏发电输出特性是如何改变的,并以此推导了光伏发电的数学模型,在Matlab/Simulink软件上搭建了光伏发电的仿真模型进行仿真研究;接着,详细阐述了Boost主电路的运行机理,并以此计算了主电路的参数,通过PSIM软件平台构建了Boost主电路仿真模型进行研究;再次简单介绍了常见的光伏发电最大功率点跟踪(MPPT)的方法,并选取了扰动观察法作为典型方法来对整个电路进行调节,然后在PSIM软件平台上构建了整个光伏发电系统的仿真模型,得到了良好的仿真结果;然后,介绍了飞轮储能系统的结构和工作原理,并阐述了其控制理论和控制方法;最后,分析了独立光伏飞轮发电系统的结构,设计了独立光伏飞轮系统的容量并给出能量管理策略。