随着我国进一步推进能源结构优化,干燥作业的大量能源消耗已成为干燥领域迫切需要解决的问题,太阳能干燥是解决干燥行业能耗问题的有效方法。但由于太阳辐射的不稳定性,太阳能干燥设备与干燥工艺的实验研究普遍受到天气因素的影响,太阳能模拟器作为一种实验平台能为太阳能相关实验研究提供理想的实验环境。目前,已有的太阳能模拟器多是针对航空航天、高温材料测试、热化学反应、光伏发电等领域开发的,它们无需复现外界太阳辐射变化,因此大都无法用于太阳能干燥的研究,部分可用的大型太阳能模拟器由于成本太高,也难以在农产品干燥中推广应用。针对上述问题,本文设计了一种基于干燥辐射传热等效的太阳能模拟器,并对其性能进行了研究。本文的主要工作有:确定了太阳能模拟器的设计要求,对太阳能模拟器进行初步设计;通过仿真实验完成太阳能模拟器光源排布方式设计;采用现代控制方法对太阳能模拟器的控制系统进行设计;对太阳能模拟器性能和其适用性进行测试。本文主要研究结论如下:（1）通过分析太阳能干燥实验中的辐射传热过程和实验特点,结合太阳能模拟器行业标准,提出太阳能模拟器的设计目标:平均有效辐照度大于1050W/m~2、有效辐射面积大于0.5m×0.5m、辐射直射角0～30°可调、辐照度空间不均匀性小于15%,辐照度时间不稳定性小于5%、室外辐照度变化复现的平均相对误差小于5%。根据设计目标设计了模拟器可调节机架,满足辐射直射角0～30°可调,并完成灯阵单元和连接件的设计。（2）建立并验证了太阳能模拟器灯阵单元的数值模型,在此基础上构建了多灯灯阵的数值模型,通过拟水平正交试验对多灯灯阵结构进行优化设计,实验结果表明灯阵形状对模拟器辐照度空间不均匀性的影响非常显著,光源间距和灯阵高度对辐照度空间不均匀性的影响显著,确定最优灯阵结构为圆形灯阵形状、光源间距290mm、灯阵高度1200mm,该种结构下,仿真结果的有效辐射接收面辐照度空间不均匀性为9.7%,平均辐照度为1053W/m~2,满足设计目标。（3）设计模拟器的自动控制系统,包括下位机和上位机,下位机由Arduino开发板、DS1302计时芯片、可控硅变压模块组成,可接收上位机的控制命令,定时输出相应的PWM信号给变压器,实现辐照度的调控。基于Labview图形化编程语言设计人机交互软件上位机,实验人员可通过人机交互界面完成控制参数设置,选择标定、模拟或单值控制三种工作模式实现灵活的辐照度控制输出。（4）通过太阳能模拟器的性能测试发现,太阳能模拟器在0.5m×0.5m的有效辐射接收面内平均辐照度达1051W/m~2,辐照度空间不均匀性为10.63%,辐照度时间不稳定性为1.9%,复现6天室外辐照度变化的平均相对误差小于5%,测试结果说明模拟器满足设计目标。对太阳能干燥设备的主要集热部件—空气集热器进行适用性实验测试,分别进行三组的室外集热器集热实验并在室内模拟器环境下复现,由实验结果可得三组室内外实验的空气集热器出口温度平均相对误差分别0.521%、0.597%、0.669%,说明该模拟器对通过空气集热器进行太阳能干燥的实验有较好的适用性。对直接接受太阳直射的干燥物料进行适用性实验测试,分别对白萝卜、苦瓜、朝天椒进行三组适用性干燥实验测试,根据实验结果得出白萝卜三组干燥实验的水分比平均相对误差分别为4.2%、7.8%、9.8%。苦瓜三组实验的平均相对误差分别为1.5%、3.1%、4.8%,朝天椒三组实验的平均相对误差分别为33%、7.8%、11.7%。结果表明,本太阳能模拟器以直射方式干燥物料时,对于苦瓜的适用性最好、白萝卜其次、朝天椒一般,由此得出该模拟器仅适用于部分物料的干燥实验。