近年来,风力发电在全球范围内得到了快速发展,世界各国的电网运营商对风电接入能力提出了越来越严格的要求,包括LVRT能力、无功(电压)控制能力、有功(频率)调节能力等,对大规模风电接入能力的预测与仿真也成为人们关注的焦点。随着风电并网技术研究的不断深入,对风电机组建模的准确性、可靠性和合理性的要求越来越高。事实上由于缺少准确的模型,已经妨碍了风电接入系统的仿真研究,难以准确的评价风电接入对电网的影响。因此,研究符合实际的风力发电机组低电压穿越及控制策略的机电暂态模型具有重要的现实意义。目前在国内常用的电力系统分析软件中广泛使用的双馈异步风电机组、直驱同步风电机组机电暂态模型是采用某一型号的风电机组代表一类风机,主要跟踪了国外风电机组模型研究的进展。近年国外风机模型研究的主要内容也是针对主流风机厂家进行不断的细化和完善。国内厂家由于控制系统主要通过引进国外现成装备,长期以来在模型和参数方面技术较为薄弱,无法配合电网进行模型的研究工作。通过与风电厂家的合作,并结合机电暂态程序,有望在模型完善和细化方面取得较大进展。本文以双馈风力发电机和直驱式风力发电机为研究对象,重点对其数学模型和低电压穿越展开了理论研究,主要贡献如下：(1)分别研究了双馈风力发电机和直驱式风力发电机的数学模型,包括风机模型、同步旋转dq坐标系下发电机模型和变流器模型等；并且研究了稳态情况下两种风力发电系统各部分的控制以及稳态情况下电机转速控制方案,在DIgSILENT和PSCAD中建立电磁暂态模型,验证其正确性。(2)从能量平衡角度分别分析了双馈风力发电机和直驱式风力发电机的故障特性,通过仿真验证了撬棒电阻低电压穿越策略在对称故障和不对称故障情况下的有效性,定性分析了撬棒电阻阻值对低电压穿越效果的影响,并讨论了限制电阻阻值的选择原则。(3)在深入研究双馈式风力发电机和直驱式风力发电机的电磁暂态模型基础上,针对山东电网不同厂家的风机低电压穿越特性在PSASP中开发相应的机电暂态模型,使其能够用于大规模风电场接入电力系统的暂态稳定分析。通过仿真结果与实测低电压穿越曲线的对比,验证了模型的正确性,模型可适用于不同厂商的风电机组接入大电网的仿真计算。通过大量仿真实验,对模型的可靠性和准确性进行验证。最后,研究用一台或多台风力发电机等效一个风电场的方法,包括风力发电机的等效,发电机变压器的等效和集中环节的等效,并用此等效风力发电机模型研究风电场的低电压穿越特征,从而实现对大规模风电接入能力的预测和仿真。