碟式/斯特林太阳热发电技术的实验研究受时间、天气、地域的限制,不能连续进行多地域、多季节的实验测试。因此,一套与太阳光的光谱匹配度好,辐照度大小可控的太阳模拟器是研究碟式/斯特林太阳热发电各项关键技术的基础。本文以搭建碟式/斯特林太阳热发电用太阳模拟器为目标,研究太阳模拟器的设计方案和性能。具体上从实验测试的需求出发,首先对太阳模拟器进行模拟计算,确定太阳模拟器的设计方案；进而对关键部件性能进行实验测试,确定选材目标,最后按照设计方案搭建光谱匹配度好,辐照度分布满足实验需求的太阳模拟器,为碟式/斯特林太阳热发电关键技术的研究提供了可靠的实验平台。论文采用数值模拟与实验研究相结合的方法来确定太阳模拟器的设计方案,以太阳模拟器的光谱匹配度、辐照度分布和辐射换热特性作为评价设计方案的指标参数,将蒙特卡洛光线追迹法应用于太阳模拟器方案的性能评估,模拟太阳模拟器的辐照度及辐射换热特性。研究发现：光源类型,聚光镜形状,聚光镜反光材料,光源的布置方式等对太阳模拟器的性能都具有重要的影响。对太阳模拟器的光源进行了理论分析,确定了太阳模拟器的光源；采用Tracepro光学分析软件对太阳模拟器设计方案及其辐照度、辐射换热性能进行了数值模拟分析。计算结果与实验结果的对比表明设计的太阳模拟器在光谱匹配度、辐照度分布上都满足实验要求。因此,蒙特卡洛光线追迹法的数值模拟结果可为太阳模拟器的方案设计提供可靠的理论依据。采用光热转换原理设计了光辐照度测试仪,并与热电偶、安捷伦数据采集仪相结合测试了太阳模拟器的性能,获得了太阳模拟器的辐照度分布规律和辐射换热特性。研究发现：聚光镜形状、反光材料、实验面距离焦平面的距离、被加热表面的吸收率等因素对太阳模拟器的辐照度分布和辐射换热特性有很大影响。在数值模拟与实验测试的基础上,研制了5kW和18kW太阳模拟器。5kW太阳模拟器采用的是直接聚光式方案,通过5kW太阳模拟器与1kW斯特林发动机吸热器间的联合运行实验,获得了太阳模拟器的辐照度分布和吸热器表面的温度分布曲线；18kW太阳模拟器采用8m碟式聚光镜的反射汇聚型设计方案,对18kW太阳模拟器的光学性能和辐射换热性能的光线追迹法模拟结果表明,可以通过改变吸热器形状、吸热器与焦平面间的距离获得较高的光学收集率与更均匀的辐照度分布,由数值模拟结果对斯特林发动机的吸热器设计提出了改进建议。