А где в определении ШИМ лимитируется частота?
"Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. pulse-width modulation (PWM)) — процесс управления мощностью, подводимой к нагрузке, путём изменения скважности импульсов, при постоянной частоте."
Успешно годами работают ПИД-регуляторы с релейным выходом для управления достаточно инерционными тепловыми процессами. Например, отоплением. При одном условии - правильно настроенный. Дабы не гоняло туда-сюда непрерывно.