自然界的太阳光因受到日地距离、大气层、天气、时间等因素的影响，太阳光谱和辐照强度存在不可预测的变化。太阳光模拟器是模拟太阳光辐照特性的试验与测试设备，利用太阳光模拟器，可以在实验室内模拟自然太阳光，可获得稳定、可控的模拟太阳光，已广泛应用于航天器的空间环境模拟试验、太阳电池的检测与标定、工程材料的老化试验等领域。目前，用于模拟太阳光的人工光源主要是与太阳光谱分布较为接近的卤钨灯、氙灯等光源，因其发光原理的制约，存在着光谱匹配精度低、时间稳定性差、系统结构复杂、价格昂贵、使用寿命短等缺陷。本文基于LED具有光谱全彩、可控性好、稳定性强以及光输出调节范围宽等技术特色，采用多个不同光谱能量分布的LED组成面阵光源，经光学系统混光合成来模拟太阳光。该方法采用多组程控恒流源驱动不同的LED组，使得模拟太阳光输出辐照度稳定可靠、调节快捷；通过调整个各LED组的驱动电流，可方便地实现输出光谱的分布形态，满足不同领域应用时光谱匹配度的不同要求；使用面阵光源代替氙灯，可大大简化光学系统，有效降低太阳光模拟器的制造成本。本文依据太阳光模拟器光谱匹配度的设计需求，通过LED光谱数值分析方法的研究，构建了LED驱动电流与光输出关系模型、以及LED太阳光模拟器的驱动控制模型；对LED太阳光模拟器的验证装置进行了性能测评，并利用该装置、程控电子负载等测量装置，进行了太阳电池模型参数提取实验。实验结果表明了LED作为太阳光模拟器人工光源的技术可行性。具体内容概括如下：⑴LED光谱数值分析模型针对LED发光机理复杂，光谱呈现高度的非线性，提出了一种基于T-S模糊模型的LED光谱数值分析方法：首先，采用一种自适应势函数聚类算法辨识LED光谱的T-S模糊模型结构，并利用递推最小二乘法辨识模型的结构参数；其次，构建了一种基于混沌搜索的粒子群算法(CPSO)，用于优化LED光谱T-S模型。LED光谱数值分析实验结果表明：所建立的LED光谱模型具有较高拟合精度，光谱模型的光辐照度、峰值波长、半波宽、色温等反映LED光谱特征的参数与LED实测光谱曲线相应参数相一致。⑵LED驱动电流与光输出关系模型以小功率蓝光LED和大功率暖白LED作为实验对象，利用LED光谱测试与分析系统，基于LED光谱数值分析方法，获得了不同驱动电流下LED光谱T-S模糊模型参数样本数据集。将该数据集作为LED驱动电流与光输出关系模型的建模样本，采用回归统计分析方法，建立了LED光谱T-S模糊模型参数与驱动电流的关系模型，并分别采用F检验、相关系数、残余标准差进行了回归分析显著性检验。最后，以实测的LED光谱检验样本对LED驱动电流与光输出关系模型进行了模型测试和校验，结果表明：LED驱动电流与光输出的关系模型能估计在不同驱动电流下的LED光谱的T-S模糊模型参数。利用估计的模型参数，计算LED光谱，其光谱半波宽、色温、辐照度LED光学特征参数与实测光谱的相应参数具有较高的一致性。⑶LED太阳光模拟器驱动控制模型LED发出的光是非相干的，因此LED太阳光模拟器的光输出是多组LED发光的线性叠加。基于LED驱动电流与光输出的关系模型，可获得多LED太阳光模拟器的驱动控制的模型：反映各组LED的驱动电流与LED太阳光模拟器光输出的关系，为LED恒流驱动电源提供工作参数。本文中，基于LED驱动电流与光输出关系模型，设计了一种能综合反映太阳光辐照输出和光谱匹配度的适应度函数，采用混沌搜索粒子群算法求解多LED太阳光模拟器的驱动控制模型参数，以实现LED太阳光模拟器的辐照输出的调整与控制。在实际建模过程中，就LED光谱的主要分布区域、LED输出功率范围，现有LED的市场采购情况、以及实验室现有的仪器设备等因素，选择了大功率暖白LED、大功率冷白LED、小功率蓝光LED、小功率红光LED作为建模实验对象，建立模拟太阳光的可见光波段光谱，并实现光辐照输出可调整控制的LED太阳光模拟器驱动控制模型。建模实验结果表明：多组LED构成的面阵光源，在可见光波段，以及在不同辐照度输出下，满足了太阳光模拟器光谱匹配度的设计要求，验证了多LED光源作为太阳光模拟器人工光源的技术可行性。⑷验证装置测评及太阳能电池模型参数提取实验简述了LED太阳光模拟器验证装置构成及基本工作原理，并对该装置的太阳光光谱匹配度、辐照度、辐照空间不均匀度、辐照时间不稳定度等主要性能参数进行测试和评价。提出了一种基于混沌搜索粒子群算法提取太阳能电池模型参数的方法：利用LED太阳光模拟器验证装置、程控电子负载等测量装置，获得太阳电池I-V特性曲线的实测数据；并应用混沌搜索粒子群算法，提取太阳能电池模型参数。