本发明公开一种直流变频补气增焓二氧化碳热泵机组，包括压缩机、内部具有相互换热的第一换热管道和换热水路的气冷器、内部具有相互换热的第二换热管道和第三换热管道的回热器、第一膨胀阀、蒸发器，压缩机、第一换热管道、第二换热管道、第一膨胀阀、蒸发器、第三换热管道通过制冷剂管路依次相连通构成供二氧化碳制冷剂循环的制热回路，压缩机为直流变频压缩机，回路中在位于回热器和第一膨胀阀之间设置有补气增焓热交换器，补气增焓热交换器内部具有相互换热的第四换热管道和第五换热管道，第四换热管道连接在第二换热管道和第一膨胀阀之间，第五换热管道连接在第四换热管道的出口和压缩机的进口之间。与现有技术相比，本案的热泵机组制热性能更好。