KR101538094B1 - 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법 - Google Patents

인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법이 제공된다. 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치는, 돌입 전류 방지를 위한 초기 충전부를 포함하는 인버터 시스템에서 스위칭 소자의 고장을 검출하는 장치에 있어서, 초기 충전부에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터의 전압을 실시간으로 검출하는 직류 링크 전압 검출부와, 실시간으로 검출되는 직류 링크 커패시터의 전압과 직류 링크 커패시터의 정격 전압의 비율이 미리 설정된 기준 비율을 만족하는 경우 인버터로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 상기 인버터를 구성하는 스위칭 소자에 인가하는 펄스폭 변조 신호 인가부와, 인버터를 구성하는 상부 스위칭 소자와 하부 스위칭 소자의 연결부 전압에 기초하여 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 검출부를 포함함으로써, 별도의 하드웨어의 추가 없이도 소프트웨어적으로 스위칭 소자의 고장 검출이 가능하며, 다른 스위칭 소자로의 손상 확대 및 인버터가 연결된 계통 전원이나 모터에 악영향을 사전에 방지할 수 있다.

Description

인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF DETECTING FAILURE OF SWITCHING DEVICE OF INVERTER SYSTEM}
본 출원은, 인버터에서 사용되는 스위칭 소자의 고장 검출에 관한 것이다.
직류를 교류로 변환하는 인버터, 그 중에서도 삼상 PWM(Pulse Width Modulation) 인버터는 전동기 구동 드라이브, UPS(Uninterruptible Power Supply), 능동 전력 필터 등과 같은 다양한 산업 응용분야를 비롯하여 신재생 에너지 변환 시스템과 하이브리드 자동차 등에도 활용되고 있다.
인버터 시스템의 설계와 제어 기술은 어느 정도 성숙되었으나, 산업 현장에서는 많은 종류의 예상치 못한 인버터 고장이 자주 발생한다. 특히, 인버터 고장은 전체 시스템의 동작에 영향을 미치게 되므로, 시스템의 신뢰성을 증가시키고 고장에 의한 악영향을 제거하기 위해서 고장 검출과 진단이 필요하다. 삼상 PWM 인버터 시스템에서 발생할 수 있는 여러 가지 고장들 중에서 스위칭 소자의 고장은 커패시터 고장 다음으로 빈번하게 발생하므로, 이러한 인버터의 스위칭 소자의 고장을 검출할 필요가 있다.
상술한 인버터의 스위칭 소자의 고장을 검출하기 위한 장치가 한국공개특허 2004-0084078(공개일: 2004년 10월 06일)에 개시되어 있다.
하지만, 상술한 종래 문헌의 경우 인버터 전단에 있는 직류 링크 커패시터가 정격 전압으로 완전히 충전된 상태에서 검출이 수행되므로, 인버터 내에 고장 내지 파손이 발생된 스위칭 소자가 이미 존재하는 경우에는 일차적으로 인버터 내의 정상적으로 동작하는 다른 스위칭 소자에 영향을 미쳐 손상을 초래할 수 있으며, 이차적으로는 매우 큰 순간 전류로 인해 인버터가 연결된 계통 전원이나 모터에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
한국공개특허 2004-0084078(공개일: 2004년 10월 06일)
본 출원은, 별도의 하드웨어의 추가 없이도 소프트웨어적으로 스위칭 소자의 고장 검출이 가능한 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 돌입 전류 방지를 위한 초기 충전부를 포함하는 인버터 시스템에서 스위칭 소자의 고장을 검출하는 장치에 있어서, 상기 초기 충전부에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터의 전압을 실시간으로 검출하는 직류 링크 전압 검출부; 상기 실시간으로 검출되는 직류 링크 커패시터의 전압과 상기 직류 링크 커패시터의 정격 전압의 비율이 미리 설정된 기준 비율을 만족하는 경우 인버터로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 상기 인버터를 구성하는 스위칭 소자에 인가하는 펄스폭 변조 신호 인가부; 및 상기 인버터를 구성하는 상부 스위칭 소자와 하부 스위칭 소자의 연결부 전압에 기초하여 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 검출부를 포함하는 스위칭 소자의 고장 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 펄스폭 변조 신호는 50 퍼센트의 듀티비를 가지며, 상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터를 구성하는 상부 스위치들이 동시에 온될 때 하부 스위칭 소자들은 동시에 오프되며, 상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터를 구성하는 상부 스위치들이 동시에 오프될 때 하부 스위칭 소자들은 동시에 온될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 기준 비율은, 5 내지 10 퍼센트 사이의 값 또는 50 퍼센트의 값 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 고장 검출부는, 상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터의 상부 스위칭 소자를 턴온시키는 경우 상기 연결부 전압이 상기 직류 링크 커패시터의 전압과 다를 경우 상부 스위칭 소자의 고장으로, 상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터의 하부 스위칭 소자를 턴온시키는 경우 상기 연결부 전압이 OV가 아닌 경우 하부 스위칭 소자의 고장으로 검출할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 돌입 전류 방지를 위한 초기 충전부를 포함하는 인버터 시스템에서 스위칭 소자의 고장을 검출하는 방법에 있어서, 직류 링크 전압 검출부에서, 상기 초기 충전부에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터의 전압을 실시간으로 검출하는 제1 단계; 펄스폭 변조 신호 인가부에서, 상기 실시간으로 검출되는 직류 링크 커패시터의 전압과 상기 직류 링크 커패시터의 정격 전압의 비율이 미리 설정된 기준 비율을 만족하는 경우 인버터로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 상기 인버터를 구성하는 스위칭 소자에 인가하는 제2 단계; 및 고장 검출부에서, 상기 인버터를 구성하는 상부 스위칭 소자와 하부 스위칭 소자의 연결부 전압에 기초하여 스위칭 소자의 고장을 검출하는 제3 단계를 포함하는 스위칭 소자의 고장 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 펄스폭 변조 신호는 50 퍼센트의 듀티비를 가지며, 상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터를 구성하는 상부 스위치들이 동시에 온될 때 하부 스위칭 소자들은 동시에 오프되며, 상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터를 구성하는 상부 스위치들이 동시에 오프될 때 하부 스위칭 소자들은 동시에 온될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 기준 비율은, 5 내지 10 퍼센트 사이의 값 또는 50 퍼센트의 값 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 제4 단계는, 상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터의 상부 스위칭 소자를 턴온시키는 경우 상기 연결부 전압이 상기 직류 링크 커패시터의 전압과 다를 경우 상부 스위칭 소자의 고장으로, 상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터의 하부 스위칭 소자를 턴온시키는 경우 상기 연결부 전압이 OV가 아닌 경우 하부 스위칭 소자의 고장으로 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 초기 충전부에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터의 전압을 실시간으로 검출한 후, 그 크기에 따라 인버터로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 인버터를 구성하는 스위칭 소자에 인가하여 스위칭 소자의 고장을 검출함으로써, 별도의 하드웨어의 추가 없이도 소프트웨어적으로 스위칭 소자의 고장 검출이 가능하다. 또한, 다른 스위칭 소자로의 손상 확대 및 인버터가 연결된 계통 전원이나 모터에 악영향을 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치의 구성도로, 직류 링크 전압 검출부(160)와, 펄스폭 변조 신호 인가부(170)와, 고장 검출부(180)를 포함할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 장치를 상세하게 설명한다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 고장 검출 장치가 적용될 수 있는 인버터 시스템을 설명한다.
정류부(110)는, 계통 전원(100)로부터 입력되는 3상 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있으며, 이러한 정류부(110)는 복수개의 다이오드 소자가 브릿지(bridge) 결합되어 구성될 수 있다.
초기 충전부(120)는, 인버터 시스템의 기동시 직류 링크 커패시터(130)로 유입되는 돌입 전류를 방지하기 위한 것이며, 제1 스위치(SW1)와 제1 스위치(SW1)에 병렬 연결된 제2 스위치(SW2) 및 전류 제한 저항(R)을 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 인버터 시스템의 기동시에는 제2 스위치(SW2)을 온시킴과 동시에 제1 스위치(SW1)는 오프시킨 후, 직류 링크 커패시터(130)에 일정 전압 이상이 충전되면 제1 스위치(SW1)는 온시킴과 동시에 제2 스위치(SW2)는 오프시킴으로써, 직류 링크 커패시터(130)로 유입되는 돌입 전류를 방지할 수 있다.
한편, 직류 링크 커패시터(130)는, 커패시터와 같은 전압 충전 소자로, 정류부(110)로부터 출력되는 직류 전압의 맥동성분을 평활화한 전압을 충전할 수 있다. 상술한 직류 링크 커패시터(130)의 전압은 직류 링크 전압 검출부(160)에 의해 실시간으로 검출될 수 있다.
그리고, 인버터(140)는, 직류 링크 커패시터(130)에서 출력되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 모터(150)에 제공할 수 있다.
상술한 인버터(140)는, 직렬 연결된 2개의 스위칭 소자가 각상(U, V, W) 마다 구비된 다수의 스위칭 소자들(PU, PV, PW, NU, NV, NW)을 포함하며, 위쪽의 스위칭 소자(PU, PV, PW)는 상부 스위칭 소자로, 아래쪽의 스위칭 소자(NU, NV, NW)는 하부 스위칭 소자로 지칭될 수 있다. 상술한 스위칭 소자로는, 특성이 우수한 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor; 'IGBT'라 함)가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, FET(Field Effect Transistor) 등 기타 다른 반도체 소자 등도 사용될 수 있을 것이다.
한편, 직류 링크 전압 검출부(160)는, 초기 충전부(120)에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터(130)의 전압을 실시간으로 검출할 수 있으며, 검출한 전압을 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 신호 인가부(170)로 실시간으로 전달할 수 있다.
그리고, 펄스폭 변조 신호 인가부(170)는, 직류 링크 전압 검출부(160)로부터 전달된 직류 링크 커패시터(130)의 전압과 직류 링크 커패시터(130)의 정격 전압의 비율이 미리 설정된 기준 비율을 만족하는 경우에, 인버터(140)로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 인버터(140)를 구성하는 스위칭 소자(PU, PV, PW, NU, NV, NW)에 인가할 수 있다.
상술한 기준 비율은, 예를 들면, 5 내지 10 퍼센트 사이의 값 또는 50 퍼센트의 값 중 어느 하나일 수 있다.
즉, 인버터(140)를 구성하는 스위칭 소자들(PU, PV, PW, NU, NV, NW)의 손상 정도에 따라 고장 여부를 검출하기 위한 직류 링크 커패시터(130)의 전압 레벨이 달라질 수 있다. 예를 들면 스위칭 소자들(PU, PV, PW, NU, NV, NW) 중 적어도 하나가 완전히 손상된 경우에는 직류 링크 커패시터(130)의 정격 전압의 5 내지 10 퍼센트 정도가 직류 링크 커패시터(130)에 저장되어 있는 경우라도 스위칭 소자의 고장 검출이 가능하다.
하지만, 이러한 스위칭 소자들(PU, PV, PW, NU, NV, NW) 중 적어도 하나의 일부 손상이 있는 경우에는 고장 검출을 위해서는 더 높은 직류 링크 커패시터(130)의 전압이 필요하다. 통상, 직류 링크 커패시터(130)의 정격 전압의 50 퍼센트 정도의 전압이 직류 링크 커패시터(130)에 저장되어 있는 경우에는 스위칭 소자의 손상으로 인해 큰 전류가 흐른다고 하여도 인버터 시스템에 미치는 충격을 미미하고, 또한 초기 충전부(120)를 제어하여 충격을 방지할 수도 있으므로, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 직류 링크 커패시터(130)의 정격 전압의 50 퍼센트 정도를 또 하나의 기준 비율로 정할 수 있다.
또한, 상술한 펄스폭 변조 신호는 50 퍼센트의 듀티비를 가지며, 펄스폭 변조 신호에 의해 인버터(140)를 구성하는 상부 스위치들(PU, PV, PW)이 동시에 온될 때 하부 스위칭 소자들(NU, NV, NW)은 동시에 오프되며, 펄스폭 변조 신호에 의해 인버터(140)를 구성하는 상부 스위치들(PU, PV, PW)이 동시에 오프될 때 하부 스위칭 소자들(NU, NV, NW)은 동시에 온될 수 있다. 또한, 펄스폭 변조 신호는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 신호이므로, 모터(150)로는 전류가 흐르지 않는다.
그리고, 직류 링크 커패시터(130)의 정격 전압의 5 내지 10 퍼센트 정도가 직류 링크 커패시터(130)에 저장되어 있는 경우에는 펄스폭 변조 신호의 인가 횟수의 제한은 없으나, 직류 링크 커패시터(130)의 정격 전압의 50 퍼센트 정도의 전압이 직류 링크 커패시터(130)에 저장되어 있는 경우에는 펄스폭 변조 신호의 인가 횟수는 1 내지 2회 정도로 제한함으로써, 스위칭 소자의 손상에 의한 전류로 인해 인버터 시스템에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
마지막으로, 고장 검출부(180)는, 인버터(140)를 구성하는 상부 스위칭 소자(PU, PV, PW)와 하부 스위칭 소자(NU, NV, NW)의 연결부(141 내지 143)의 전압에 기초하여 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.
구체적으로, 고장 검출부(180)는, 펄스폭 변조 신호에 의해 인버터(140)의 상부 스위칭 소자(PU, PV, PW)를 턴온시키는 경우 연결부(141 내지 143)의 전압이 직류 링크 커패시터(130)의 전압과 다를 경우 상부 스위칭 소자(PU, PV, PW)의 고장으로, 펄스폭 변조 신호에 의해 인버터(140)의 하부 스위칭 소자(NU, NV, NW)를 턴온시키는 경우 연결부(141 내지 143)의 전압이 OV(접지)가 아닌 경우 하부 스위칭 소자(NU, NV, NW)의 고장으로 검출할 수 있다.
예를 들면, 상부 스위칭 소자(PU)가 정상적으로 동작하는 경우에는 펄스폭 변조 신호에 의해 상부 스위칭 소자(PU)를 턴온시키는 경우 연결부(141)의 전압은 직류 링크 커패시터(130)의 전압과 동일하나, 상부 스위칭 소자(PU)에 손상이 생긴 경우에는 펄스폭 변조 신호에 의해 상부 스위칭 소자(PU)를 턴온시키는 경우에도 직류 링크 커패시터(130)의 전압보다 작은 전압이 검출되므로, 이 연결부(141) 전압을 검출함에 의해 스위칭 소자의 고장 여부를 검출할 수 있다.
마찬가지로, 하부 스위칭 소자(NU)가 정상적으로 동작하는 경우에는 펄스폭 변조 신호에 의해 하부 스위칭 소자(NU)를 턴온시키는 경우 연결부(141)의 전압은 0V 전압(접지)과 동일하나, 하부 스위칭 소자(NU)에 손상이 생긴 경우에는 펄스폭 변조 신호에 의해 하부 스위칭 소자(NU)를 턴온시키는 경우에도 0V 전압(접지)보다 높은 전압이 검출되므로, 이 연결부(141)의 전압을 검출함에 의해 스위칭 소자의 고장 여부를 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 초기 충전부에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터의 전압을 실시간으로 검출한 후, 그 크기에 따라 인버터로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 인버터를 구성하는 스위칭 소자에 인가하여 스위칭 소자의 고장을 검출함으로써, 별도의 하드웨어의 추가 없이도 소프트웨어적으로 스위칭 소자의 고장 검출이 가능하다. 또한, 다른 스위칭 소자로의 손상 확대 및 인버터가 연결된 계통 전원이나 모터에 악영향을 사전에 방지할 수 있다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 방법을 설명하는 흐름도로, 이하에서는 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 인버터 시스템의 스위칭 소자 고장 검출 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 1과 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 우선, 직류 링크 전압 검출부(160)는, 초기 충전부(120)에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터(130)의 전압을 실시간으로 검출할 수 있다(S201). 검출된 전압을 펄스폭 변조 신호 인가부(170)로 실시간으로 전달할 수 있다.
다음, 펄스폭 변조 신호 인가부(170)는, 직류 링크 전압 검출부(160)로부터 전달된 직류 링크 커패시터(130)의 전압과 직류 링크 커패시터(130)의 정격 전압의 비율이 미리 설정된 기준 비율을 만족하는 경우에, 인버터(140)로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 인버터(140)를 구성하는 스위칭 소자(PU, PV, PW, NU, NV, NW)에 인가할 수 있다(S202).
상술한 기준 비율은, 예를 들면, 5 내지 10 퍼센트 사이의 값 또는 50 퍼센트의 값 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상술한 펄스폭 변조 신호는 50 퍼센트의 듀티비를 가지며, 펄스폭 변조 신호에 의해 인버터(140)를 구성하는 상부 스위치들(PU, PV, PW)이 동시에 온될 때 하부 스위칭 소자들(NU, NV, NW)은 동시에 오프되며, 펄스폭 변조 신호에 의해 인버터(140)를 구성하는 상부 스위치들(PU, PV, PW)이 동시에 오프될 때 하부 스위칭 소자들(NU, NV, NW)은 동시에 온될 수 있다.
마지막으로, 고장 검출부(180)는, 인버터(140)를 구성하는 상부 스위칭 소자(PU, PV, PW)와 하부 스위칭 소자(NU, NV, NW)의 연결부(141 내지 143)의 전압에 기초하여 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다(S203).
구체적으로, 고장 검출부(180)는, 펄스폭 변조 신호에 의해 인버터(140)의 상부 스위칭 소자(PU, PV, PW)를 턴온시키는 경우 연결부(141 내지 143)의 전압이 직류 링크 커패시터(130)의 전압과 다를 경우 상부 스위칭 소자(PU, PV, PW)의 고장으로, 펄스폭 변조 신호에 의해 인버터(140)의 하부 스위칭 소자(NU, NV, NW)를 턴온시키는 경우 연결부(141 내지 143)의 전압이 OV(접지)가 아닌 경우 하부 스위칭 소자(NU, NV, NW)의 고장으로 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 초기 충전부에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터의 전압을 실시간으로 검출한 후, 그 크기에 따라 인버터로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 인버터를 구성하는 스위칭 소자에 인가하여 스위칭 소자의 고장을 검출함으로써, 별도의 하드웨어의 추가 없이도 소프트웨어적으로 스위칭 소자의 고장 검출이 가능하다. 또한, 다른 스위칭 소자로의 손상 확대 및 인버터가 연결된 계통 전원이나 모터에 악영향을 사전에 방지할 수 있다.
본 출원은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 계통 전원 110: 정류부
120: 초기 충전부 130: 직류 링크 커패시터
140: 인버터 141 내지 143: 연결부
150: 모터 160: 직류 링크 전압 검출부
170: 펄스폭 변조 신호 인가부 180: 고장 검출부
PU, PV, PW: 상부 스위칭 소자 NU, NV, NW: 하부 스위칭 소자

Claims (8)

  1. 돌입 전류 방지를 위한 초기 충전부를 포함하는 인버터 시스템에서 스위칭 소자의 고장을 검출하는 장치에 있어서,
    상기 초기 충전부에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터의 전압을 실시간으로 검출하는 직류 링크 전압 검출부;
    상기 실시간으로 검출되는 직류 링크 커패시터의 전압과 상기 직류 링크 커패시터의 정격 전압의 비율이 미리 설정된 기준 비율을 만족하는 경우 인버터로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 상기 인버터를 구성하는 스위칭 소자에 인가하는 펄스폭 변조 신호 인가부; 및
    상기 인버터를 구성하는 상부 스위칭 소자와 하부 스위칭 소자의 연결부 전압에 기초하여 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 검출부를 포함하는 스위칭 소자의 고장 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조 신호는 50 퍼센트의 듀티비를 가지며,
    상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터를 구성하는 상부 스위치들이 동시에 온될 때 하부 스위칭 소자들은 동시에 오프되며,
    상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터를 구성하는 상부 스위치들이 동시에 오프될 때 하부 스위칭 소자들은 동시에 온되는 스위칭 소자의 고장 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준 비율은,
    5 내지 10 퍼센트 사이의 값 또는 50 퍼센트의 값 중 어느 하나인 스위칭 소자의 고장 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고장 검출부는,
    상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터의 상부 스위칭 소자를 턴온시키는 경우 상기 연결부 전압이 상기 직류 링크 커패시터의 전압과 다를 경우 상부 스위칭 소자의 고장으로,
    상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터의 하부 스위칭 소자를 턴온시키는 경우 상기 연결부 전압이 OV가 아닌 경우 하부 스위칭 소자의 고장으로 검출하는 스위칭 소자의 고장 검출 장치.
  5. 돌입 전류 방지를 위한 초기 충전부를 포함하는 인버터 시스템에서 스위칭 소자의 고장을 검출하는 방법에 있어서,
    직류 링크 전압 검출부에서, 상기 초기 충전부에 의해 충전되는 직류 링크 커패시터의 전압을 실시간으로 검출하는 제1 단계;
    펄스폭 변조 신호 인가부에서, 상기 실시간으로 검출되는 직류 링크 커패시터의 전압과 상기 직류 링크 커패시터의 정격 전압의 비율이 미리 설정된 기준 비율을 만족하는 경우 인버터로부터 출력되는 선간 전압이 0V가 되도록 하는 펄스폭 변조 신호를 상기 인버터를 구성하는 스위칭 소자에 인가하는 제2 단계; 및
    고장 검출부에서, 상기 인버터를 구성하는 상부 스위칭 소자와 하부 스위칭 소자의 연결부 전압에 기초하여 스위칭 소자의 고장을 검출하는 제3 단계를 포함하는 스위칭 소자의 고장 검출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조 신호는 50 퍼센트의 듀티비를 가지며,
    상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터를 구성하는 상부 스위치들이 동시에 온될 때 하부 스위칭 소자들은 동시에 오프되며,
    상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터를 구성하는 상부 스위치들이 동시에 오프될 때 하부 스위칭 소자들은 동시에 온되는 스위칭 소자의 고장 검출 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기준 비율은,
    5 내지 10 퍼센트 사이의 값 또는 50 퍼센트의 값 중 어느 하나인 스위칭 소자의 고장 검출 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터의 상부 스위칭 소자를 턴온시키는 경우 상기 연결부 전압이 상기 직류 링크 커패시터의 전압과 다를 경우 상부 스위칭 소자의 고장으로,
    상기 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 인버터의 하부 스위칭 소자를 턴온시키는 경우 상기 연결부 전압이 OV가 아닌 경우 하부 스위칭 소자의 고장으로 검출하는 스위칭 소자의 고장 검출 방법.
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