本发明公开一种直流变频复叠二氧化碳热泵机组,包括高温侧制冷系统、低温侧制冷系统、内部具有相互换热的第四换热管道和第五换热管道的蒸发冷凝器，高温侧制冷系统包括高温侧压缩机、内部具有相互换热的第一换热管道和换热水路的气冷器、节流阀、翅片换热器、第一三通阀和第二三通阀，低温侧制冷系统包括低温侧压缩机、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、蒸发器和膨胀阀，该热泵机组具有低于设定温度的第一工作状态和高于设定温度的第二工作状态，在第一工作状态下，两制冷系统通过蒸发冷凝器进行换热，在第二工作状态下，高温侧制冷系统通过翅片换热器和外界环境进行换热，低温侧制冷系统停止工作。