针对目前光伏模拟器设计中存在的电压、电流输出范围小，纹波大，参数调节时间长等问题，提出了一个新的控制器设计方案。利用状态平均法，建立了光伏模拟器的数学模型和控制器模型，获得系统的闭环传递函数。再利用传递函数和波特图对控制器参数进行优化，为控制器的设计提供了理论依据。通过Matlab仿真，验证了用频率特性法得到的控制器参数比经验法获得的PI控制参数更加合理。在实验室内搭建硬件实验平台，实验结果证明用频率特性法进行参数设计，扩大了光伏模拟器的输出范围，减小了电流的输出纹波，使得在负载较低时，光伏模拟器仍可较好地模拟光伏特性曲线。