为更好地补偿快充站直流侧母线电压跌落并限制电网功率爬坡率，提出一种基于浸入与不变理论的直流快充站飞轮储能系统非线性控制策略。首先，考虑快充站供电系统功率平衡关系，分析飞轮储能传统控制策略下充电负荷接入瞬间引发的冲击特性，确立直流母线电压稳定为优化目标；然后，考虑快充站母线电压控制效果和储能出力电流控制精度，建立飞轮储能的仿射非线性模型，利用浸入与不变理论构建流形面及控制律以提供快速响应充电负荷电流突变和飞轮转速变化的能力，并设计储能系统充放电控制策略；最后，搭建仿真模型对单/多台电动汽车接入下不同控制策略进行对比分析。结果表明，所提控制策略可有效抑制电动汽车接入及飞轮转速变化对母线电压的影响，缓解对配电网的冲击。