본 논문은 범용성 확보를 위한 변조기가 적용된 듀티비 기반 모델예측제어 직접 제어 방법을 제안한다. 기존의 변조기가 적용된 모델예측제어는 최적의 듀티비 값을 계산하기 위해 사용하는 회로의 스위칭 상태에 따라 제어 변수의 미래값을 예측해야 한다. 그러나, 이러한 방식은 회로의 구조가 변경될 경우, 스위칭 상태를 고려한 비용함수의 분석 및 정의가 다시 요구된다. 또한 변경된 회로가 많은 스위칭 상태를 가지면, 연산 부담도 비례하여 증가하게 된다.
제안하는 듀티비 기반 모델예측제어는 단상 시스템과 3상 시스템에 대한 모델을 일반화하였고, 각 시스템에 대해 회로에 관계없이 적용할 수 있는 최적 듀티비의 식을 정의하였다. 이때, 제안하는 방법의 안정도 및 성능 평가를 위해 이산 시스템에서 전달함수를 정의하여, 주파수 응답 및 극점-영점 지도를 이용해 직관적인 분석이 가능하도록 하였다. 또한, 모델 오차에 의한 안정도 및 성능에 대해 분석하였다. 이외에도, 고조파를 포함한 전류 지령을 정확히 예측하기 위해 반복제어기를 적용하는 방법을 제안하였다. 3상 시스템에서 고속 운전하는 동기전동기에 적용 시, 시지연에 의해 발생하는 예측 오차에 대한 분석과 위상 보상 방법을 제안하였다. 모의실험을 통해 제안하는 방법의 안정도를 검증하였고, 실험 검증을 위해 3 kVA급 단상 인버터와 3상 인버터 프로토타입을 제작하여 분석 결과를 검증하였다.