本发明公开了一种大型永磁同步发电机功角直接测量装置和方法，包括电容式位移传感器和发电机端电压测试传感器，电容式位移传感器在发电机定子相对发电机转子的永磁体的一面安装，发电机端电压测试传感器在发电机定子的端部安装，电容式位移传感器和发电机端电压测试传感器连接数据采集设备，方法包括采集发电机空载运行数据，对发电机空载位移波形数据进行包络处理得到空载时每个磁极对应的位移最小值，结合发电机空载端电压得到第一相位差；采集发电机负载运行数据，对发电机负载位移波形数据进行包络处理得到负载时每个磁极对应的位移最小值，结合发电机负载端电压得到第二相位差；计算第一相位差和第二相位差的差得到发电机功角。