En vue des nouvelles normes industrielles et environnementales contraignantes, les variateurs électroniques, destinés à commander la vitesse des moteurs électriques, permettent de faire des économies d'énergie substantielles. En moyenne tension, il est impératif d'associer les composants d'électronique de puissance selon des topologies multiniveaux. La présente thèse propose et analyse de nouvelles solutions à la fois au niveau de l'architecture du packaging 3D et des stratégies de commande du convertisseur modulaire multiniveaux. Comme la distribution dissymétrique du courant interne au sein d'un tel système nécessite une gestion thermique plus efficace et plus équilibrée, un nouveau design du module a été prototypé et caractérisé. Parallèlement, la présence de fortes ondulations de tension aux bornes des condensateurs flottants, notamment pour les opérations en basse fréquence, est source d'instabilité et de défaillances. Grâce à une nouvelle modélisation dynamique, des lois de commande ont été élaborées, implémentées et vérifiées sur un dispositif de puissance à échelle réduite.