本发明公开了一种两级变频压缩制冷系统控制方法、装置和空调机组；属于两级变频压缩制冷领域。控制方法包括：首先获取各级制冷系统蒸发器前后的空气温度以及各级制冷系统的蒸发温度和冷凝温度；然后根据空气温度、蒸发温度和冷凝温度计算得到制冷量分配系数和综合能效指标；最后根据空气温度、制冷量分配系数和综合能效指标控制各级制冷系统的压缩机的频率。本申请方案根据空气温度、蒸发温度和冷凝温度条件各级制冷系统压缩机的频率，能够解决两级变频压缩制冷系统的协调控制问题，在保证总制冷量达标的基础上，合理分配两级制冷系统的制冷量，达到能效最优。