近年来,新能源发电以其可再生、清洁无污染的特点得到了大力发展,是解决传统化石能源供应紧张和污染防治问题的有效手段。其中风力发电凭借其清洁高效的特点及成本优势,发展最为迅速。随着风电渗透率的不断提高,大量接入的风电机组对电网的影响日渐凸显,给电网调控运行带来了一系列新的挑战。现阶段,集群化开发、集中并网是风电开发的主要形式。如何在电力系统分析计算中对大型风电场进行等值建模,兼顾计算效率和准确性的需求,成为备受关注的问题。本文选取目前应用最为广泛的双馈风电机组和永磁直驱风电机组为研究对象,分析了两类机组的结构特点、各自的优势与存在的不足,建立了在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下两类机组的数学模型,分析了两类机组的变流器控制策略。在此基础上,本文提出了一种基于输出功率时间序列聚类的风电场等值建模方法。该方法利用风电场内各台机组输出的有功功率时间序列进行分群,使所得风电场等值模型具有更广泛的适用性;采用动态时间弯曲（Dynamic Time Warping,DTW）算法评估机组运行状态的相似性,并使用DBSCAN算法进行聚类,无需指定聚类数目,可保证适中的等值机数目,避免人工设定可能带来的误差。算例仿真验证了该等值建模方法的准确性与适用性,且能够从场内机群中分离出运行于异常状态的机组单独进行等值,从而有效提高风电场等值模型的精度。此外,本文在分析双馈风电机组和永磁直驱风电机组在遭遇电网故障时的故障特性的基础上,研究了相应的低电压穿越分层控制策略,使机组能够在故障阶段尽可能多的提供动态无功功率以支撑电网电压恢复。依据机组所采取的控制策略的不同,提出了混合风电场的等值建模方法。算例分析验证了低电压穿越分层控制策略在三相短路故障情形中支撑电网电压恢复的效果,表明了混合风电场等值建模方法的有效性。