本发明公开了一种故障时不停机的变速恒频发电系统，包括开关切换单元、导体、交流母线、直流母线、网侧变流器、机侧变流器、网侧滤波模块、机侧滤波模块、测量控制系统、变电系统和发电系统。本发明在网侧或机侧变流器或机组动力及发电部分出现故障时通过开关的切换将故障部分切除，并利用系统中的其他变流器进行功率交换，或为其他机组提供变流，实现故障机组的不停机检修，并可减少对电网的谐波注入，降低发电设备输出电能对电网的影响，提高发电厂电能质量，提高电网运行的稳定性与经济性。