为解决现有太阳模拟器能量利用率低导致辐照度低的难题,依据太阳模拟器基本成像原理,提出利用复合抛物面聚光器(CPC)改进太阳模拟器的聚光系统.分析了CPC与传统聚光器的聚光机理,基于边缘光线原理推导了CPC的参数设计方法.利用LightTools软件结合嵌套的体光源与CPC建立聚光模型,分析了CPC理想最大接收角.建立椭球聚光镜与组合聚光系统的对比模型,验证了理论分析.通过截取分析得到最佳截取比来优化初始结构,进而确定CPC的最终结构.结果表明:氙灯应用在CPC中的能量利用率高达94.86％,且整个太阳模拟器的辐照度有很大提升.该研究能够为设计高能量利用率高辐照度的太阳模拟器提供参考.