本发明公开了一种无霜空气处理机组及其比例-积分-微分控制方法，机组包括沿制冷剂流向依次连接的压缩机组件、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器总成构成的循环工作回路，以及可控硅功率调整器。当计算控制器接收到温湿度传感器传输来的室外温度参数低于0℃时，则根据接收到的空气温度湿度参数、空气压力参数和蒸发器表面温度参数进行运算，根据运算结果控制电子膨胀阀的开度，通过电子膨胀阀开度的增大或减小调节蒸发器表面温度；同时可控硅功率调整器通过接收到压缩机吸气温度和吸气压力判断压缩机吸气过热度，调节电加热器功率增大或减小，维持压缩机吸气过热度保持在设定值范围内。本发明实现了维持系统安全、高效运行的目的。