기존에는 주로 내부 PI 전류제어기와 외부 PI 전압제어기로 구성된 이중 루프 전압 제어 방식에 의해 직류-직류 전력 변환기의 전압이 제어되었다. 본 논문에서는 이러한 이중 루프 전압제어방식에서 내부 전류제어를 위한 간단한 모델예측제어기를 제안한다. 우선 컨버터의 전류와 전압을 모두 사용해서 상태 되먹임 모델예측제어기를 설계한다. 그리고 전압만 측정하는 경우를 위해 전류 추정기를 설계하고 상태 되먹임 모델예측제어기와 결합하여 출력 되먹임 모델예측제어기를 설계한다.
제안하는 모델예측제어기는 한 스텝 미래를 예측하면서 매 스텝 간단한 비교문만을 수행하여 비용함수를 최소화한다. 따라서 제안하는 모델예측제어기는 기존 모델예측제어와 다르게 실시간 최적화 소프트웨어를 사용하지 않으므로 느린 마이크로 프로세서를 사용하더라도 구현하기 쉽다. 그리고 전력 변환기 모델의 비선형성과 입력제약을 고려하더라도 폐루프 시스템의 전역적 점근 안정성이 보장된다. 또한, 제안하는 모델예측제어기는 상태 방정식과 상태 제약을 고려해서 제어입력에 대한 최적화 구간을 가변함으로써 상태 제약을 간단히 다룬다.
출력 되먹임 모델예측제어기는 간단한 루엔버거 형태의 상태 관측기와 앞서 설계한 상태 되먹임 모델예측제어기를 결합하여 설계된다. 그리고 전력변환기의 비선형성에도 불구하고 제안하는 상태 관측기는 상태 추정 오차의 전역적 지수 수렴성을 보장할 수 있음을 보인다. 상태 되먹임 모델예측제어기에서 실제 전류와 전압을 사용하는 대신 설계한 상태 관측기로 추정한 전류와 전압을 사용하는 형태로 출력 되먹임 모델예측제어기가 설계된다. 그리고 입력제약에도 불구하고 출력 되먹임 모델예측제어기는 컨버터의 전류와 전압이 이들의 기준치로 전역적 수렴함을 보장한다.
기존의 이중 루프 전압제어 방식에 따라 외부 PI 전압제어기가 사용되고, 컨버터의 평균 모델과 외부 PI 전압제어기의 형태를 이용해서 PI 이득을 결정하는 한 가지 방법을 제안한다. 그리고 실제 전력변환기와 마이크로프로세서를 이용한 실험을 통해서 제안하는 모델예측제어기가 Rodriguez 모델예측제어 기법과 이중 루프 PI 제어기법 보다 우수한 제어성능을 제공함을 확인한다.