随着风电技术的快速发展,风电场装机容量不断增大,大规模风电场并网对电力系统安全稳定的影响日益显著。风电场详细建模工作量大且模型复杂,因此需要建立等值模型来简化计算。为准确表征风电场的外部特性,同时为风电场并网在线仿真分析提供有效的模型基础,迫切需要建立合理有效的风电场等值模型。本文基于永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略,提出适用于大规模直驱风电场的等值建模方法。主要工作内容及研究成果如下:首先,通过对永磁直驱风电机组工作原理和控制特性的分析,建立了永磁直驱风电机组的电磁暂态数学模型,重点研究了机侧变流器和网侧变流器的控制策略,为后文直驱风电场的等值建模研究做铺垫。其次,为提高了传统K-均值聚类算法准确性和稳定性,提出一种结合了密度聚类和划分聚类两种思想的改进D-K聚类算法,并通过仿真验证了该算法在风电场等值建模中具有良好适应性。再次,研究了故障期间永磁直驱风电机组的低电压穿越实现方法,并以此为切入点,提出了一种适用于直驱风电场的离线暂态等值建模方法。根据机组卸荷电路导通情况首次分群,将卸荷电路未导通机组在故障期间的机端电压作为分群指标,应用改进D-K聚类算法再次分群。系统仿真结果表明,所建立的离线等值模型可以较准确地反映风电场的暂态响应特性,验证了该方法的合理性和有效性。最后,为提高风电场等值模型的时效性和准确性,在离线等值建模的基础上,基于离线建立等值模型数据库,在线匹配最佳参考工况的思想,针对大规模直驱风电场提出一种在线动态等值建模方法。通过算例仿真,对比分析连续故障条件下离线等值模型和在线等值模型的精度,验证了在线动态等值建模方法的合理性。